PREDIKSI TAHANAN KAPAL PLANING HULL AKIBAT PENGARUH
DEADRISE 10 DERAJAT DAN STEPPED V MENGGUNAKAN
AUTODESK COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS
PROPOSAL SKRIPSI
Diajukan guna memenuhi persyaratan untuk meraih gelar Sarjana Teknik
pada Program Studi Teknik Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin
ANDI IQRA ALWAINI
D031171516
DEPARTEMEN TEKNIK PERKAPALAN
UNIVERSITAS HASANUDDIN
GOWA 2021
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam mengikuti
seminar dan ujian akhir guna memperoleh gelar Sarjana
Teknik Perkapalan Program Studi Strata Satu (S1) pada
Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin
Makassar
Judul Skripsi :
PREDIKSI TAHANAN KAPAL PLANING HULL AKIBAT PENGARUH
DEADRISE 10 DERAJAT DAN STEPPED V MENGGUNAKAN
AUTODESK COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS
Disusun Oleh :
ANDI IQRA ALWAINI
D031 17 1516
Gowa,
April 2022
Telah diperiksa dan disetujui oleh :
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Lukman Bochary, MT.
Nip. 19581127 198803 1 001
Prof. Ir. Mansyur Hasbullah M. Eng.
Nip. 19490814 197909 1 002
Mengetahui,
Ketua Departemen Teknik Perkapalan
Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin
Dr. Eng. Suandar Baso, ST., MT.
Nip. 19730206 200012 1 002
ABSTRACT
Andi iqra alwaini / D031171516. ” PREDICTION OF PLANING HULL
RESISTANCE DUE TO THE EFFECT OF 10 DEADRISE AND STEPPED
V USING AUTODESK COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS”.(
Supervised by Ir. Lukman Bochary, MT. and Prof. Ir. Mansyur Hasbullah M. Eng.)
Ships have various shapes to meet aesthetics and needs. Especially in the design of
fast boats, various alternatives are used on the hull and one of them is the stepped
hull where the Stepped Hull is an alternative to the planning hull or the form of a
high-speed ship. Stepped Hull also aims to reduce the number of hull surfaces that
are submerged in water, or commonly also a “V. In general, stepped hull can
increase the speed of about 10-15% so that in principle stepped hull, the addition of
stepped can reduce the wet surface area of the ship due to the emergence of
turbulence under the hull and will increase the compressive power to the top of the
ship (lifting force). the design used has a stepped V shape. While in use the number
of stepped models is categorized as one, two and three stepped. The method used
in this research is a numerical method with the help of software Maxurf Modeller
and Rhinoceros 6 for modeling and Autodesk CFD (Computational Fluid Dynamic)
to perform the analysis process of ship resistance values. By getting the results of
ship resistance with the help of Autodesk CFD, the results with variations of one
stepped, two stepped, and three stepped are compared with each other where the
largest resistance reduction occurs in the 3 stepped ship model with a reduction
percentage of 76.70% smaller than the model ship with two and three stepped on
the froude number volume (FnV) 3.5.
Keywords : Semi - Planing Hull, Stepped, Ship Trim , ship Resistance ,
Numerical Method
ABSTRAK
Andi iqra alwaini / D031171516. ” PREDIKSI TAHANAN KAPAL PLANING
HULL AKIBAT PENGARUH DEADRISE 10 DERAJAT DAN STEPPED V
MENGGUNAKAN AUTODESK COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS”.
(Dibimbing oleh Ir. Lukman Bochary, MT. dan Prof. Ir. Mansyur Hasbullah M.
Eng.)
Kapal memiliki beragam bentuk untuk memenuhi estetika maupun
kebutuhan.terutama pada desain kapal cepat,berbagai alternatif digunakan pada
lambung kapal tersebut dan salah satunya merupakan stepped hull dimana Stepped
Hull adalah sebuah alternatif untuk lambung kapal planning atau bentuk kapal
berkecepatan tinggi. Stepped Hull juga bertujuan untuk mengurangi jumlah
permukaan lambung yang tercelup air, atau biasa juga berbentuk “V. Pada
umumnya, stepped hull dapat meningkatkan kecepatan sekitar 10-15% sehingga
pada prinsipnya stepped hull,penambahan stepped dapat mengurangi luas
permukaan bidang basah kapal karena timbulnya turbulensi dibawah badan kapal
dan akan menambah daya tekan keatas kapal (lifting force).pada penelitian kali ini
desain yang digunakan memiliki bentuk stepped V. sementara pada penggunaan
Jumlah dari stepped yang dimodelkan dikategorikan satu, dua dan tiga stepped.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode numerik dengan
bantuan software Maxurf Modeller dan Rhinoceros 6 untuk pemodelan serta
Autodesk CFD (Computational Fluid Dynamic) untuk melakukan proses analisis
nilai tahanan kapal. Dengan didapatkannya hasil tahanan kapal dengan bantuan
Autodesk CFD maka hasil dengan variasi satu stepped, dua stepped, dan tiga
stepped di komparasikan hasilnya antara satu sama lain dimana pengurangan
tahanan terbesar terjadi pada model kapal 3 stepped dengan persentase pengurangan
sebesar 76.70% lebih kecil dibanding dengan model kapal dua dan tiga stepped
pada froude number volume (FnV) 3.5.
Kata Kunci: Semi Planing Hull, Stepped, Trim Kapal, Tahanan Kapal,
Metode Numerik
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatu,
ALHAMDULILLAH, segala puji dan syukur kepada Allah SWT, atas
limpahan berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian
yang berjudul
PREDIKSI TAHANAN KAPAL PLANING HULL AKIBAT PENGARUH
DEADRISE
10
DERAJAT
DAN
STEPPED
V
MENGGUNAKAN
AUTODESK COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS
Pengerjaan tugas akhir ini merupakan persyaratan bagi setiap mahasiswa untuk
mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada program Studi Teknik Perkapalan Fakultas
Teknik Universitas Hasanuddin.
Penyusun menyadari bahwa penyelesaian tugas akhir ini adalah suatu
kebanggaan tersendiri bagi penyusun karena tantangan dan hambatan yang
menghadang selama mengerjakan tugas akhir ini dapat terlewati dengan usaha dan
upaya yang sungguh-sungguh dari penulis.
Didalam pengerjaan skripsi ini telah melibatkan banyak pihak yang sangat
membantu dalam banyak hal. Oleh sebab itu, disini penulis sampaikan rasa terima
kasih sedalam – dalamnya kepada:
1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Alm. A. Sustoni Rahmat dan Ibunda
RR.Rita Mustikawaty atas kesabaran, pengorbanan, nasehat, support dan yang
terutama doa yang tiada henti selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan
studi dengan baik terimakasih atas semuanya.
2. Bapak Ir. Lukman Bochary, MT. selaku dosen pembimbing I dan Prof. Ir.
Mansyur Hasbullah M. Eng.selaku pembimbing II yang telah senantiasa sabar
mengarahkan serta membimbing dan mendidik penulis dalam pengerjaan
skripsi ini.
3. Kepada Ibu Ir. Hj. Rosmani, MT serta Bapak Akbar Asis ST., MT, selaku
dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran sehingga laporan ini
bisa terselesaikan.
4. Kepada Ibu A.Dian Eka ST., MT,,selaku dosen laboratorium hidrodinamika.
5. Bapak Dr. Eng. Suandar Baso, ST., MT. Selaku Ketua Departemen Teknik
Perkapalan Universitas Hasanuddin
6. Bapak Moh Rizal Firmansyah ST.,MT selaku Penasehat Akademik yang selalu
membimbing dan mendidik penulis selama masa perkuliahan ini.
7. Seluruh Dosen Departemen Teknik Perkapalan Fakultas Teknik Universitas
Hasanuddin atas segala kebaikan dan kemurahan hatinya.
8. Seluruh staff Jurusan Teknik Perkapalan Fakultas Teknik Universitas
Hasanuddin atas segala kebaikan dan kesabarannya selama penulis mengurus
segala persuratan di kampus.
9. Kepada teman-teman Program Studi Teknik Perkapalan Angkatan 2017 terima
kasih atas segala suka dan duka yang kita alami bersama yang menjadikan
penulis bisa tumbuh dewasa dalam pikiran dan perbuatan.
10. Kepada keluarga Bismillah dunia akhirat yang senatiasa menyemangati,
memberi wejangan, menghibur penulis secara virtual terima kasih banyak atas
semuanya.
11. Kepada kanda-kanda senior dan adik-adik junior yang penulis tak bisa
sebutkan satu persatu.
12. Kepada partner skripsi ku Laode Abdurrahman aziz yang selalu menghibur,
membantu,mensuport, penulis sampai pada saat ini.
13. Yang terakhir penulis ucapkan terima kasih untuk seluruh pihak baik secara
langsung maupun tidak langsung yang memiliki peranan dan kontribusi di
dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Penyusun menyadari dengan sepenuh hati bahwa didalam tugas akhir ini masih
banyak terdapat kesalahan maupun kekurangan. Untuk itu peneliti memohon maaf
dan meminta kritikan yang bersifat membangun demi kesempurnaan penelitian ini.
Akhir kata penulis berharap semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi
peneliti sendiri maupun bagi semua pihak yang berkenan untuk membaca dan
mempelajarinya.
Gowa, April 2022
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii
ABSTRACT ........................................................................................................... iii
ABSTRAK ............................................................................................................. iv
KATA PENGANTAR ............................................................................................ v
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii
DAFTAR NOTASI ................................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xviii
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1
Latar Belakang ..........................................................................................1
1.2
Rumusan Masalah .....................................................................................3
1.3
Batasan Masalah ........................................................................................4
1.4
Tujuan Penelitian .......................................................................................4
1.5
Manfaat Penelitian .....................................................................................4
1.6
Sistematika Penulisan ................................................................................5
BAB II
LANDASAN TEORI ............................................................................ 7
2.1
Kapal .........................................................................................................7
2.2
Kapal cepat ................................................................................................9
2.3
Stepped Hull ............................................................................................11
2.4
Tahanan Kapal .........................................................................................14
2.5
Trim kapal ...............................................................................................17
2.6
Perhitungan Tahanan Metode Persamaan Savitsky.................................18
2.7
Autodesk CFD .........................................................................................20
BAB III
METODE PENELITIAN ................................................................... 22
3.1
Lokasi dan Waktu Penelitian ...................................................................22
3.2
Jenis Penelitian ........................................................................................22
3.3
Metode Pengumpulan Data .....................................................................22
3.4
Metode Pengolahan Data .........................................................................23
3.4.1
Data Kapal ....................................................................................... 23
3.4.2
Pemodelan Kapal Cepat dengan Deadrise Angle dan Stepped Hull 24
3.4.3
Pemodelan Ulang Menggunakan Rhinoceros 6 .............................. 29
3.4.4
Simulasi CFD (Computational Fluid Dynamic) ............................. 31
3.4.5
Verifikasi ......................................................................................... 36
3.4.6
Analisa Data .................................................................................... 36
3.4.7
Kesimpulan ..................................................................................... 37
3.5
Kerangka Pemikiran ................................................................................38
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 39
4.1
Visualisasi Velocity Magnitude dan Static Pressure ...............................39
4.1.1
Visualisasi Velocity Magnitude ...................................................... 39
4.1.2
Visualisasi Static Pressure............................................................... 50
4.2
Nilai Residual In dan Residual Out .........................................................56
4.3
Prediksi Tahanan Model Kapal ...............................................................57
BAB 5
PENUTUP .......................................................................................... 63
5.1
Kesimpulan ..............................................................................................63
5.2
Saran ........................................................................................................64
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 65
LAMPIRAN .......................................................................................................... 67
DAFTAR NOTASI
Loa
= Panjang keseluruhan kapal (m)
Lbp
= Panjang kapal dari Ap hingga Fp
Lwl
= Panjang garis air kapal (m)
B
= Lebar Kapal (m)
T
= Sarat Kapal (m)
H
= Tinggi Kapal (m)
D
= Displasment (Ton)
v
= Kecepatan kapal (knot)
g
= percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Rn
= Angka Reynold
Fn
= Angka Froude
FnV
= Froud Number Volume
Cw
= Koefisien waterline
Cb
= Koefisien blok
Slr
= Rasio kecepatan dan panjang kapal
Pc
= Koefisien propulsif
Rt
= Tahanan total (Kn)
Lr
= Skala model
Lm
= Panjang model (m)
Lp
= Panjang Kapal (m)
Vm
= Kecepatan model (m/s)
Vp
= Kecepatan Kapal (m/s)
V
= Volume (m3)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tipe bentuk hull ..................................................................................... 11
Gambar 2.2 Visualisasi Kapal dengan Stepped ......................................................... 13
Gambar 2.3 Kapal dengan Stepped hull .................................................................... 14
Gambar 2.4 Kapal Kondisi Even Keel. ..................................................................... 17
Gambar 2.5 Kapal Kondisi Trim by Stern. ................................................................ 18
Gambar 2.6 Kapal Kondisi Trim by Head. ................................................................ 18
Gambar 2.7 Definisi lK, dan lc .................................................................................. 19
Gambar 3.1 Linesplan Kapal pada software Autocad ............................................... 24
Gambar 3.2 Body plan kapal dengan variasi deadrise angle 10° .............................. 25
Gambar 3.3 Sketsa peletakan stepped kapal .............................................................. 26
Gambar 3.4 Tampilan awal model kapal tanpa stepped pada Maxsurf Modeller .... 26
Gambar 3.5 Tampilan awal penambahan stepped pada kapal berbentuk deadrise
angle .................................................................................................... 27
Gambar 3.6 Tampak bawah penampang 1 stepped pada kapal berbentuk deadrise
angle .................................................................................................... 27
Gambar 3.7 Tampak samping kapal berbentuk deadrise angle dengan penampang 1
stepped ................................................................................................. 27
Gambar 3.8 Proses Trimming pada surface yang saling berpotongan ...................... 28
Gambar 3.9 Tampak kapal berbentuk lambung deadrise angle dengan 1 stepped
bentuk V .............................................................................................. 28
Gambar 3.10 Hasil import kedalam aplikasi Rhinoceros 6 ....................................... 29
Gambar 3.11 Hasil model closed solid ...................................................................... 30
Gambar 3.12 Pemodelan kolam uji ........................................................................... 31
Gambar 3.13 Visual tahap geometry model kapal dan boundary layer..................... 32
Gambar 3.14 Visualisasi input material model kapal dan boundary layer ................ 33
Gambar 3.15 Visualisasi input boundary condition model kapal dan boundary layer
............................................................................................................. 33
Gambar 3.16 Visualisasi mesh sizing model kapal dan boundary layer ................... 34
Gambar 3.17 Visualisasi mesh sizing model kapal ................................................... 34
Gambar 3.18 Visualisasi tahap clone model kapal dan boundary layer .................... 35
Gambar 3.19 Visualisasi tahap solve model kapal dan boundary layer .................... 36
Gambar 3.20 Kerangka Pikir Penelitian .................................................................... 38
Gambar 4.1 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada kecepatan
2.12 m/s dengan trim 2.19° ................................................................. 39
Gambar 4.2 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 2.12 m/s dengan trim 2.19° ......... 40
Gambar 4.3 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada kecepatan
2.95 m/s dengan trim 3.89° ................................................................. 40
Gambar 4.4 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.89° ......... 41
Gambar 4.5 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada kecepatan
4.16 m/s dengan trim 4.63° ................................................................. 41
Gambar 4.6 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 4.16 m/s dengan trim 4.63° ......... 42
Gambar 4.7 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada kecepatan
2.16 m/s dengan trim 2.24° ................................................................. 43
Gambar 4.8 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 2.16 m/s dengan trim 2.24° ......... 43
Gambar 4.9 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada kecepatan
2.95 m/s dengan trim 3.66° ................................................................. 44
Gambar 4.10 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.66° ......... 44
Gambar 4.11 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.39° ................................................ 45
Gambar 4.12 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.39° ......... 45
Gambar 4.13 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 2.13 m/s dengan trim 2.19° ................................................ 46
Gambar 4.14 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 2.13 m/s dengan trim 2.19° ......... 47
Gambar 4.15 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 3.00 m/s dengan trim 2.85° ................................................ 47
Gambar 4.16 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 3.00 m/s dengan trim 2.85° ......... 48
Gambar 4.17 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4.04° ................................................ 49
Gambar 4.18 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4.04° ......... 49
Gambar 4.19 Visualisasi static pressure model kapal satu stepped V kecepatan 2.12
m/s dengan trim 2.19° ......................................................................... 50
Gambar 4.20 Visualisasi static pressure model kapal satu stepped V kecepatan 2.95
m/s dengan trim 3.88° ......................................................................... 51
Gambar 4.21 Visualisasi static pressure model kapal satu stepped V kecepatan 3.65
m/s dengan trim 4.37° ......................................................................... 51
Gambar 4.22 Visualisasi static pressure model kapal dua stepped V kecepatan 2.16
m/s dengan trim 2.24° ......................................................................... 52
Gambar 4.23 Visualisasi static pressure model kapal dua stepped V kecepatan 2.95
m/s dengan trim 3.66° ......................................................................... 53
Gambar 4.24 Visualisasi static pressure model kapal dua stepped V kecepatan 3.645
m/s dengan trim 4.39° ......................................................................... 53
Gambar 4.25 Visualisasi static pressure model kapal tiga stepped V kecepatan 2.13
m/s dengan trim 2.19° ......................................................................... 54
Gambar 4.26 Visualisasi static pressure model kapal tiga stepped V kecepatan 3.00
m/s dengan trim 2.85° ......................................................................... 54
Gambar 4.27 Visualisasi static pressure model kapal tiga stepped V kecepatan 3.62
m/s dengan trim 4.04° ......................................................................... 55
Gambar 4.28 Grafik Kecepatan dan tahanan model kapal satu stepped V ............... 58
Gambar 4.29 Grafik Kecepatan dan tahanan model kapal dua stepped V ................ 59
Gambar 4.30 Grafik Kecepatan dan tahanan model kapal tiga stepped V ................ 60
Gambar 4.31 Grafik hubungan antara froude number volume (FnV) dan tahanan per
model kapal stepped V ........................................................................ 60
Gambar 4.32 Grafik hubungan antara froude number volume (FnV) dan tahanan per
model kapal stepped V ........................................................................ 61
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Ukuran Utama Kapal Penumpang Cepat.................................................... 23
Tabel 3.2 Ukuran model kapal Skala 1/15 ................................................................. 30
Tabel 3.3 Ukuran boundary layer tangki pengujian skala 1/15 .................................. 30
Tabel 3.4 Kecepatan model dan angle trim buritan model per stepeed...................... 31
Tabel 4.1 Luas bidang basah model satu stepped V ................................................... 42
Tabel 4.2 Luas bidang basah model dua stepped V ................................................... 46
Tabel 4.3 Luas bidang basah tiga stepped V .............................................................. 50
Tabel 4.4 Nilai Residual In dan Residual Out model kapal satu stepped V ............... 56
Tabel 4.5 Nilai Residual In dan Residual Out model kapal dua stepped V ............... 56
Tabel 4.6 Nilai Residual In dan Residual Out model kapal tiga stepped V ............... 57
Tabel 4.7 Nilai Kecepatan dan tahanan kapal satu stepped V .................................... 58
Tabel 4.8 Nilai Kecepatan dan tahanan kapal dua stepped V .................................... 59
Tabel 4.9 Nilai Kecepatan dan tahanan kapal tiga stepped V .................................... 59
Tabel 4.10 Persentasi perbandingan Tahanan Model dengan FnV yang sama .......... 61
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel Offset Lines Plan Kapal Penumpang cepat SS 44
Lampiran 2. Statistik Jumlah Elemen Mesh
Lampiran 3. Gambar Visualisasi Velocity Magnitude
Lampiran 4. Gambar Visualisasi Static Pressure
Lampiran 5. Hasil Perhitungan Wall Calculator Tahanan Model Kapal
Lampiran 6. Gambar Visualisasi Static Pressure
BAB 1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu Negara yang menjadi Negara kepulauan terbesar di dunia
adalah Indonesia. Negara ini juga memiliki posisi geografis yang unik sekaligus
menjadikannya strategis. Hal ini dapat dilihat dari letak Indonesia yang berada
di antara dua samudera dan dua benua sekaligus memiliki perairan yang
menjadi salah satu urat nadi perdagangan internasional. Posisi ini menempatkan
Indonesia berbatasan laut dan darat secara langsung dengan sepuluh negara di
kawasan. Keadaan ini menjadikan Indonesia rentan terhadap sengketa
perbatasan dan ancaman keamanan yang menyebabkan instabilitas dalam
negeri dan di kawasan.
Pada daerah yang banyak dialiri sungai, laut, maupun danau yang
mempunyai pulau-pulau yang dipisahkan oleh air,sehingga transportasi laut
merupakan suatu alternatif yang sangat dominan dan masih sangat efektif.
Dengan adanya lautan yang memisahkan antar daerah maka di perlukan
transpotasi laut sebagai penghubung antar daerah yaitu dengan menggunakan
moda transportasi kapal.
Maka dari itu pada era modern ada banyak jenis moda transportasi laut
dan salah satunya merupakan kapal cepat atau yang biasa disebut (planing hull)
dan terdiri dari gaya gesek (friction) dan gaya vertikal (induced drag), dimana
hambatan geseknya lebih dominan dari total hambatan. Fenomena ini membuat
para ahli kapal terinspirasi untuk menciptakan desain kapal yang memiliki
hambatan gesek lebih rendah. Oleh karena itu belakangan ini banyak dijumpai
tipe kapal cepat yang disebut: air cushion vehicles (ACV), seaplanes, wing-inground effect (WIG) craft, planning hydrofoil ships, surface effect ships (SES)
dan kapal Stolkraft. Jenis kapal cepat tersebut memiliki karakteristik
1
operasional dan keunggulan tertentu serta banyak diaplikasikan sebagai kapal
patroli, kapal penyelamat, kapal penumpang, kapal riset dan kapal pesiar.
Tahanan kapal merupakan gaya hambatan atau gaya tahanan yang
dilakukan fluida baik cair atau gas terhadap kapal untuk mencapai kecepatan
servisnya. Gaya ini terjadi karena interaksi antara lambung kapal dengan fluida.
Desain lambung kapal dilakukan sedemikain rupa untuk mengurangi tahanan
kapal pada kecepatan servisnya.maka dari itu diperlukan berbagai desain
lambung agar mencapai tahanan yang diinginkan dan salah satu desain yang
dapat mengubah tahanan dengan mengatur deadrise dari lambung tersebut.
Oleh sebab itu pada penelitian ini dilakukan deadrise (β) pada sudut 10 derajat
untuk mencari tahanan kapal pada tipe kapal cepat, yaitu planning hull .
Kapal planning hull merupakan kapal cepat dengan Volume Froude
Number Fr∇=1,0-3,5 dimana berat kapal sebagian besar ditopang oleh gaya
angkat hidrodinamika sehingga haluan kapal terangkat pada kecepatan tinggi
(Molland, Turnock, & Hudson, 2017). Sendangkan deadrise disebut juga rise
of floor adalah besar sudut kemiringan alas terhadap garis dasar kapal apabila
kapal dilihat dari pandangan body plan. Metode persamaan Savitsky yang
merupakan metode perhitungan tahanan planning hull dengan menggunakan
pendekatan bentuk lambung prismatik digunakan untuk menghitung tahanan
kapal pada penelitian ini. Sebagai perbandingan, hasil perhitungan tersebut
akan dibandingkan dengan perhitungan dengan bantuan software yaitu
Autodesk CFD.
Dewasa ini, trend desain kapal cepat mengalami perubahan atau
modifikasi guna mendapatkan desain kapal yang menjamin performa dan
keselamatan saat berlayar di lautan, salah satunya pada modifikasi hull. Salah
satu cara modifikasi hull ialah penambahan bentuk stepped hull. Prinsip dari
penggunaaan stepped hull adalah mengurangi permukaan bidang basah (weted
surface area) karena timbulnya turbulensi dibawah badan kapal dan akan
menambah gaya tekan keatas yang akan mengurangi tahanan kapal serta
2
menghasilkan kecepatan yang lebih tinggi. Pada penelitian yang dilakukan
Garland, W. R. “Stepped planing hull investigation, 2010” desain lambung 2
kapal menggunakan stepped diketahui memiliki hambatan yang lebih kecil
dibandingkan desain model kapal tanpa stepped.
Prinsip dasar dari penggunaan lambung bertangga (Stepped planing
hull) ialah mengurangi luas permukaan basah (wetted surface area) karena
timbulnya turbulensi dibawah badan kapal, dan akan menambah daya tekan
keatas kapal (lifting force), sehingga dengan sendirinya akan mengurangi
tahanan dan menaikkan efisiensi dengan demikian maka akan menghasilkan
kecepatan yang lebih tinggi dengan daya mesin yang lebih kecil serta bahan
bakar yang lebih sedikit (Sandiary dkk, 2019).
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh (Muh. Fachreza,
2020) yang berjudul ”Studi Tahanan Berbagai Variasi Bentuk Stepped Semi
Planning Hull” yang mengatakan bahwa perubahan nilai tahanan sebuah kapal
dipengaruhi oleh luas permukaan kapal yang terendam kedalam air. Hal ini
dibuktikan dengan semakin tinggi derajat trim maka nilai dari tahanan kapal
akan berkurang disebabkan oleh panjang garis air berkurang walaupun pada
kecepatan yang sama.Berdasarkan dari uraian penjelasan di atas maka
dilakukan penelitian lanjutan mengenai pengaruh deadrise angel tahanan kapal
dengan bentuk stepped planing hull.
Berdasarkan uraian diatas, sehingga pada penelitian ini penulis tertarik
untuk mengkaji tentang tahanan kapal, pada tipe lambung kapal semi planing
hull dengan berbagai variasi bentuk stepped dengan judul:
PREDIKSI TAHANAN KAPAL PLANING HULL AKIBAT PENGARUH
DEADRISE 10 DERAJAT DAN STEPPED V MENGGUNAKAN
AUTODESK COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka rumusan masalah yang terkait dengan
penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut:
3
1. Berapa besar perubahan nilai tahanan pada kapal berbentuk lambung kapal
deadrise angle 10 derajat dengan variasi jumlah stepped berbentuk V ?
2. Berapa besar perubahan nilai tahanan pada kapal berbentuk lambung
deadrise angle 10 derajat dengan variasi bentuk lambung bertangga pada
beberapa konisi trim buritan ?
3. Bagaimana pengaruh penggunaan stepped terhadap nilai tahanan.
1.3
Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada penelitian ini, sebagai berikut :
1. Model kapal yang diteliti adalah kapal feri penumpang cepat SS 44 semi
planning hull.
2. Perhitungan model tahanan dilakukan pada kondisi air tenang
3. Perhitungan nilai tahanan kapal tidak mempertimbangkan komponen
tahanan tambahan.
4. Stepped hull berbentuk V dengan variasi satu stepped, dua stepped, dan tiga
stepped.
5. Perhitungan nilai tahanan menggunakan variasi trim berdasarkan
kecepatan yang didapat pada eksperimen.
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menentukan besar perubahan nilai tahanan terhadap lambung kapal
deadrise angle 10 derajat dengan variasi jumlah stepped V.
2. Menentukan besar perubahan nilai tahanan pada beberapa kapal berbentuk
lambung deadrise angle dengan variasi bentuk lambung bertangga V pada
beberapa kondisi trim buritan menggunakan Autodesk CFD.
3. Mengetahui pengaruh penggunaan stepped terhadap nilai tahanan kapal.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah
4
1. Sebagai informasi dan referensi mengenai bagaimana pengaruh bentuk
lambung bertangga dan hubungannya dengan tahanan kapal cepat.
2. Sebagai masukan bagi perancang kapal dalam merancang kapal cepat yang
efisien saat beroperasi.
3. Untuk menambah wawasan dan pengetahuan tentang pengaruh kenaikan
trim dan hubungannya dengan nilai tahanan kapal cepat.
1.6
Sistematika Penulisan
Hasil penelitian akan dituang dalam tulisan secara terperinci dan tersusun
sebagai berikut :
BAB 1 : PENDAHULUAN
Dalam bab ini menjelaskan tentang latar belakang penelitian, rumusan
masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan
sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini menjelaskan tentang teori-teori gambaran wilayah penelitian,
berbagai literatur yang menunjang pembahasan dan digunakan sebagai dasar
pemikiran dari penelitian ini.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Dalam bab ini akan dikemukakan mengenai lokasi atau daerah penelitian,
waktu penelitian, jenis penelitian, jenis data, metode pengolahan data, dan
kerangka piker penelitian.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan uraian mengenai pembahasan permasalahan yang diteliti
yaitu hubungan antara penggunaan stepped pada kapal dengan nilai tahanan
yang dihasilkan kapal cepat menggunakan Autodesk CFD Software.
5
BAB V : PENUTUP
Dalam bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian serta saran-saran yang
direkomendasikan penulis terkait penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
6
BAB 2
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Kapal
Seperti yang telah diketahui Indonesia merupakan Negara maritim yang
memiliki wilayah laut yang cukup luas sehingga membutuhkan alat transportasi
untuk menghubungkan antar wilayah.saat ini Kapal adalah kendaraan pengangkut
penumpang dan barang di laut,danau maupun sungai atau sebagainya.seperti halnya
sampan atau perahu yang lebih kecil. Kapal biasanya cukup besar untuk membawa
perahu kecil seperti sekoci. Sedangkan dalam istilah Inggris, dipisahkan antara ship
yang lebih besar dan boat yang lebih kecil. Secara kebiasaannya kapal dapat
membawa perahu tetapi perahu tidak dapat membawa kapal. Ukuran sebenarnya di
mana sebuah perahu disebut kapal selalu ditetapkan oleh undang-undang dan
peraturan atau kebiasaan setempat.
Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan kapal pada masa lampau
menggunakan kayu, bambu ataupun batang-batang papirus seperti yang digunakan
bangsa mesir kuno kemudian digunakan bahan bahan logam seperti besi/baja
karena kebutuhan manusia akan kapal yang kuat. Sejak dahulu kapal telah
digunakan oleh manusia untuk mengarungi sungai atau lautan yang diawali oleh
penemuan perahu. Biasanya manusia pada masa lampau menggunakan kan, rakit
ataupun perahu, semakin besar kebutuhan akan daya muat maka dibuatlah perahu
atau rakit yang berukuran lebih besar yang dinamakan kapal. Untuk penggeraknya
manusia pada awalnya menggunakan dayung kemudian angin dengan bantuan
layar, mesin uap setelah muncul revolusi Industri dan mesin diesel serta Nuklir.
Beberapa penelitian memunculkan kapal bermesin yang berjalan mengambang di
atas air seperti Hovercraft dan Eakroplane. Serta kapal yang digunakan di dasar
lautan yakni kapal selam
Jaringan transportasi laut diperlukan untuk dapat menghubungkan
pelabuhan- pelabuhan dari satu pulau dengan pulau lainnya. Sehingga sistem
transportasi yang efisien dan efektif sangat berperan penting untuk wilayah negara
7
kepulauan Indonesia. Dengan adanya lautan yang memisahkan antar daerah maka
di perlukan transpotasi laut sebagai penghubung antar daerah yaitu dengan
menggunakan moda transportasi kapal. Kapal yang digunakan sebagai moda
transportasi penghubung antar daerah/pulau diantaranya menggunakan kapal
penyeberangan berupa feri roll on roll off (roro) (Wikipedia.org)..
Seperti pernyataan diatas dapat diakui bahwa kapal Feri adalah salah satu
angkutan penyeberangan yang merupakan angkutan yang berfungsi sebagai
jembatan yang menghubungkan jaringan jalan yang dipisahkan oleh perairan untuk
mengangkut penumpang dan kendaraan beserta muatannya. Kapal Feri RoRo
sekarang utamanya berfungsi untuk pengangkutan kendaraan dengan berbagai tipe
dan jumlah penumpang yang banyak untuk menghubungkan dua tempat pada satu
jalur pelayaran tertentu yang berjauhan jaraknya. Kapal Feri merupakan angkutan
perairan antar pulau di Indonesia yang populer. (Rosmani, 2013)
Selain itu masih banyak yang belum mengetahui bahwa banyak feri melayani
selat-selat antara pulau yang berdekatan, terutama antara pulau Sumatra dan Jawa,
dan juga antara pulau Jawa dan pulau-pulau di Kepulauan Sunda Kecil. Di
pelabuhan penyeberangan kapal-kapal sibuk melayani antara Sumatra, Jawa, dan
Bali, feri yang mengangkut kapal dioperasikan 24 jam per hari. Ada juga beberapa
feri internasional yang melayani Selat Malaka antara Sumatra dan Malaysia, dan
juga
Singapura,
dan
pulau-pulau
kecil
Indonesia
seperti
Batam.
(https://id.wikipedia.org/wiki/Kapal_feery)
Seiring waktu Kapal cepat sering digunakan sebagai transportasi
penyeberangan antara pulau-pulau kecil yang tidak terjangaku oleh kapal feri di
Indonesia danTak hanya lagi kapal feri yang di gunakan sebagai moda transportasi
penyeberangan antar pulau, tetapi ada juga kapal penumpang cepat (high speed
ferry) yang hadir secara langsung dan memberikan alternatif pilihan moda
transportasi kapal laut kepada calon penumpang transportasi laut..
8
2.2
Kapal cepat
High speed craft atau yang biasanya disebut dengan Kapal cepat adalah kapal
yang telah dirancang untuk memiliki kecepatan tinggi untuk tujuan komersil
dimana biasa digunakan untuk perusahaan yang menyediakan kapal private. Kapal
cepat pertama yang dibangun adalah jenis hydrofoils atau hovercraft, tetapi pada
tahun 1990-an jenis kapal cepat katamaran dan monohull menjadi lebih popular.
Kebanyakan kapal berkecepatan tinggi berfungsi sebagai kapal feri penumpang,
tetapi untuk jenis katamaran dan monohull yang terbesar juga membawa mobil, bus,
truk besar, dan lain lain (Wikipedia.org).
Menurut J. Lawrence (1985), dalam jurnal Rosmani (2013), mengatakan
karakteristik high speed craft dipengaruhi Froude numbernya. Froude number yang
besar menyebabkan kapal dapat mencapai kecepatan tinggi. Untuk lanning caft,
luas bidang basah efektig berkurang seiring dengan meningkatnya kecepatan kapal.
Oleh karena itu, bilangan Froude number (FB) sering digunakan sebagai
parameternya. (Fb) didefinisikan sebagai berikut:
𝐹𝑁 =
𝑉
√𝑔 𝑋 𝐿
(2.1)
Dimana:
FN
= Froude Number
V
= Kecepatan (m/s)
g
= Percepatan Gravitasi (m/s2)
L
= Panjang kapal
Secara umum, high speed craft membutuhkan daya yang besar. Hal ini karena
resistance kapal merupakan suatu fungsi yang sangat berpengaruh dengan
kecepatan kapal. Sehingga daya dorong yang dibutuhkan adalah:
P = R.V
P = k. V3
9
Dengan demikian mengandakan daya yang terpassang, menghasilkan
peningkatan kecepatan hingga 26%. Kesulitan kedua ialah dengan mencoba
meningkatkan kecepatan pada kondisi rough water.
Dimana Bilangan Froude merupakan bilangan yang menunjukkan
penggolongan sebuah kapal apakah tergolong kapal cepat, sedang atau kapal
lambat. Penggolongan kapal menurut bilangan Froude:
a. Kapal lambat : kapal berlayar dengan Fn ≤ 0,20
Hambatan gelombang (Rw) = 0
b. Kapal sedang : jika 0,20 < Fn <0,35
Hambatan gesek (Rf) = 70-75% Rt
Hambatan gelombang (Rw) = 25-30% Rt
c. Kapal cepat : Fn ≥ 0,35
Hambatan gelombang = 50% Rt
Pada suatu kondisi air yang tenang, suatu fenomena hidrodinamik yang
terjadi pada kapal yang dirancang sebagai kapal water planning seperti halnya yang
terjadi pada kapal cepat, terjadi kondisi kondisi sebagai berikut [2] :
a. Lambung memiliki sifat sebagai lambung displasemen (pada
kondisi lambung memiliki kecepatan nol atau pada kecepatan
rendah).
b. Sebagaimana
kecepatan
meningkat,
lambung
akan
mendapatkan pengaruh dinamik dari aliran, dikarenakan terjadi
peningkatan kecepatan aliran.
c. Pada kecepatan yang lebih tinggi hingga tercapai koefisien
kecepatan antara 0,5 hingga 1,5, maka gaya dinamik tersebut
akan berkontribusi menjadi daya angkat (lift).
d. Pada koefisien kecepatan yang lebih besar dari 1,5, suatu
lambung kapal cepat yang dirancang secara baik akan ikut
membangkitkan gaya angkat dinamik, yangberpengaruh pada
10
kenaikan titik pusat grafitasi (kenaikan pada lambung). (Jurnal
Teknik Perkapalan - Vol. 6, No. 1 Januari 2018)
Menurut A. Haris Muhammad (2009), dalam jurnal Rosmani (2013),
menyatakan Penelitian awal hidrodinamika kapal tipe planing hull telah dimulai di
Amerika Serikat (AS) sejak 40 tahun yang lalu. Penelitian ini awalnya bertujuan
untuk merencanakan sebuah aircraft (flying boat) dimana air adalah sebagai media
pendaratan kapal. Seiring dengan kemanjuan teknologi, konsep ini dikembangkan
untuk desain lambung sebuah kapal berkecepatan tinggi atau dikenal dengan
planing hull. Di-Indonesia, kapal tipe planing hull umumnya difungsikan sebagai
kapal patroli perairan dan penjagaan pantai. Lambung dengan alas rata serta garis
muat (sarat) yang rendah sangat mendukung kapal tipe planing hull dapat
berkecepatan tinggi serta memiliki stabilitas yang baik
Gambar 2.1 Tipe bentuk hull
2.3
Stepped Hull
Stepped Hull adalah bidang pada lambung kapal yang bertujuan untuk
mengurangi jumlah permukaan lambung yang tercelup air, atau biasa juga
berbentuk “V”. Steps memiliki bukaan yang besar pada sisi outboard paada
lambung untuk memberikan udara yang bertujuan untuk menyedot kebawa. Pada
umumnya, stepped hull dapat meningkatkan kecepatan sekitar 10-15% yang
diinginkan antara memakai stepped hull dengan tidak memakai stepped hull dengan
power pada mesin yang sama.
11
Suatu alasan mengapa Stepped Hulls lebih efektif adalah area/bagian yang
tercelup air bias dibagi beberapa beam dibandingkan dengan panjang kapal, lebar
(high-aspect) permukaan lebih effisien, rendah (low-aspect) pada saat kondisi
gesekan terhadap air. Jadi, dibaik sebuah ide tentang Stepped Hull adalah untuk
mengurangi permukaan yang tercelup air seperti teori pada pesawat terbang.
Banyak yang mengira bahwa Stepped Hull mengurangi lapisan/permukaan
lambung yang terkena air, tetapi sesungguhnya pada konsep step hull ini adalah
untuk meminimalkan bagian lambung. (Budiarto,2011).
Stepped Hull adalah sebuah alternatif untuk lambung kapal planning atau
bentuk kapal berkecepatan tinggi. Lambung stepped memiliki diskontiunitas
melintang yang terletak di beberapa titik di belakang pusat grafitasi dan titik tekan
kapal. Lokasi longitudinal dari diskoitas melintang ini sangat penting. Untuk
mengetahui alasan dalam mendesain bentuk stepped ini, kita harus mengetahui
prinsip-prinsip hidrodinamika dari bentuk lambung planing ini.
Ketika kapal mulai terangkat, dasar lambung awalnya akan memotong
permukaan air pada titik yang disebut titik stagnasi. Untuk kapal dengan deadrise,
garis stagnasi akan disapu kembali sampai memotong chine keras di kedua sisi,
pada titik dimana aliran akan terpisah. Wilayah di belakang garis stagnasi ini adalah
bagian dari lambung bawah yang memberikan presentase yang sangat besar dari
pengangkatan
yang
diperlukan
karena
tekanan
dinamis
besar
sedang
dikembangkan.
Jika diskontiunitas melintang, atau stepped, dari kedalaman yang memadai
diletakkan di dasar lambung pada lokasi yang tepat dengan kondisi kecepatan yang
tinggi, air yang mengalir disepanjang lambung kapal akan terpisah dari forebody
pada stepped. Ini akan meninggalkan beberapa jumlah afterbody (bagian lambung
belakang stepped) tidak tersetel asalkan dapat berventilasi memadai (akan
dijelaskan kemudian). Air yang telah terpisah oleh stepped akan mengikuti profil
permukaan bebas dan dapat menempel kembali ke afterbody. Kombinasi dari lift
pada forebody harus dapat mendukung perpindahan kapal. Seperti yang telah
12
dibahas, forebody lift, atau lift yang diselesaikan di pusat tekanan kapal, terhitung
kasar 90% dari lift yang dibutuhkan. Oleh karena itu, afterbody harus dapat
memberikan 10% sisa lift agar kapal menjadi stabil secara vertikal dan sekitar
sumbu longitudinal melalui pusat grafitasi kapal. (Garland, 2010).
Seiring dengan meningkatnya modifikasi kapal cepat, meningkat pula
resistensi yang disebabkan oleh gelombang yang signifikan, sehingga pembuatan
kapal membutuhkan kritisasi efektifitas yang tinggi. Desain dan analisis prosedur
diperlukan untuk kapal berkecepatan tinggi dikarenakan kinerja dan karakter
kecepatan tinggi menjadi sangat penting di beberapa kebutuhan. Oleh karena itu,
diperlukan untuk membuat strategi perancangan bentuk lambung dalam rangka
mengurangi hambatan kapal.
Stephull merupakan modifikasi bentuk lambung berupa step melintang yang
ditempatkan pada bawah lambung bagian midship kapal. Stephull atau transvers
step atau step planing hull atau planing stepped hull merupakan modifikasi pada
bagian bawah lambung kapal berupa step melintang atau jika dilihat bangunan
kapal dari samping, bentuk kapal seperti terpotong bagian bawahnya. (Citra Eka,
2018)
Gambar 2.2 Visualisasi Kapal dengan Stepped
13
Gambar 2.3 Kapal dengan Stepped hull
Sumber : Citra Eka, 2018
2.4
Tahanan Kapal
Tahanan suatu kapal adalah gaya arus air yang berlawanan terhadap arah
kapal (Harvald, Svend Aage;Resistance and Propulsion of Ships;1983). Gerakan
kapal di fluida bekerja seperti sistem sumbu ortogonal yaitu 3 (tiga) buah sumbu x,
y, dan z, ditempatkan sedemikian rupa, pusat sumbu berimpit dengan titik berat
kapal. Bidang x, dan y satu bidang dengan permukaan bumi (sejajar). Pada dasarnya
tahanan kapal dibagi menjadi dua yaitu tahanan yang berada di atas permukaan air
dan tahanan yang berasal dari bawah permukaan air. Tahanan yang di atas
permukaan air adalah yang bekerja pada bagian badan kapal yang kelihatan di atas
permuakaan air, disini pengaruh adanya udara yang mengakibatkan timbulnya
hambatan.
Komponen tahanan yang bekerja pada kapal dalam gerakan mengapung di air
adalah:
A. Tahanan gesek (Friction resistance)
Tahanan gesek timbul akibat kapal bergerak melalui fluida yang
memiliki viskositas seperti air laut, fluida yang berhubungan langsung
dengan permukaan badan kapal yang tercelup sewaktu bergerak akan
menimbulkan gesekan sepanjang permukaan tersebut, inilah yang disebut
sebagai tahanan gesek. Tahanan gesek terjadi akibat adanya gesekan
permukaan badan kapal dengan media yang di lalulinya. Oleh semua fluida
mempuyai viskositas, dan viskositas inilah yang menimbulkan gesekan
tersebut. Penting tidaknya gesekan ini dalam suatu situasi fisik tergantung
pada jenis fluida dan konfigurasi fisik atau pola alirannya (flow pattern).
Viskositas adalah ukuran tahanan fluida terhadap gesekan bila fluida
14
tersebut bergerak. Jadi tahanan Viskos (RV) adalah komponen tahanan
yang terkait dengan energi yang dikeluarkan akibat pengaruh viskos.
Tahanan gesek ini dipengaruhi oleh beberapa hal, sebagai berikut:
a.
Angka Renold (Renold’s number, Rn)
…………………. (2.2)
Rn =
Dimana
:
V
: Volume (m³)
L
: Panjang (m)
: Kecepatan (𝑚⁄𝑠)
v
b.
Koefisien gesek (friction coefficient, Cf )
Cf
……………… (2.3)
=
(Merupakan formula dari ITTC)
c.
Rasio kecepatan dan panjang kapal (speed length ratio, Slr)
Slr =
………………….(2.4)
Dimana L adalah panjang antara garis tegak kapal (length between
perpendicular) dan Vs adalah kecepatan kapal.
B. Tahanan sisa (Residual Resistance)
Tahanan sisa didefenisikan sebagai kuantitas yang merupakan hasil
pengurangan dari hambatan total badan kapal dengan hambatan gesek dari
permukaan kapal. Hambatan sisa terdiri dari;
a. Tahanan gelombang (Wave Resistance)
Tahanan gelombang adalah hambatan yang diakibatkan oleh
adanya gerakan kapal pada air sehingga dapat menimbulkan
gelombang baik pada saat air tersebut dalam keadaan tenang maupun
pada saat air tersebut sedang bergelombang.
b. Tahanan udara (Air Resistance)
15
Tahanan udara diartikan sebagai Tahanan yang di alami oleh
bagian badan kapal utama yang berada diatas air dan bangunan atas
(Superstructure) karena gerakan kapal di udara. Tahanan ini
tergantung pada kecepatan kapal dan luas serta bentuk bangunan atas
tersebut. Jika angin bertiup maka tahanan tersebut juga akan
tergantung pada kecepatan angin dan arah relatif angin terhadap
kapal.
c. Tahanan bentuk (Form Resistance)
Tahanan ini erat kaitannya dengan bentuk badan kapal, dimana
bentuk lambung kapal yang tercelup di bawah air menimbulkan
suatu tahanan karena adanya pengaruh dari bentuk kapal tersebut.
d. Tahanan tambahan (Added Resistance)
Tahanan ini mencakup tahanan untuk korelasi model kapal. Hal ini
akibat adanya pengaruh kekasaran permukaan kapal, mengingat bahwa
permukaan kapal tidak akan pernah semulus permukaan model. Tahanan
tambahan juga termasuk tahanan udara, anggota badan kapal dan kemudi.
Komponen tahanan tambahan terdiri dari:
1.) Tahanan anggota badan (Appendages Resistance)
Yaitu tahanan dari bos poros, penyangga poros, lunas bilga,
daun kemudi dan sebagainya.
2.) Tahanan kekasaran
Yaitu terjadi akibat kekasaran dari korosi air, pengotoran
pada badan kapal, dan tumbuhan laut.
3.) Hambatan kemudi (Steering Resistance)
Yaitu akibat pemakaian kemudi mengakibatkan timbulnya
hambatan kemudi. (Arwini, 2018)
16
Menurut Gassemi (dalam Hakim 2020) kapal planing memiliki dua
komponen gaya yang bekerja yakni hydrostatic force dan hydrodynamic
force sehingga metode untuk memprediksi hambatan kapal planing berbeda
dari mwtode untuk memprediksi hambatan kapal displacemen. Hambatan
hidrodinamis total pada kapal planing terdiri dari hambatan akibat tekanan
normal pada dasar kapal dan hambatan viskos tangensial pada dasar kapal
di bagian pressure area maupun pada spray area.
2.5
Trim kapal
Trim dapat diartikan sebagai suatu keadaan kapal senget (list) secara
membujur (longitudinal).Hind (1967) menyatakan bahwa trim adalah perbedaan
antara draft depan dan draft belakang. Trim merupakan sudut kemiringan kapal
secara membujur. Trim biasanya diukur dalam ukuran inci yang dinyatakan sebagai
positif dan negatif. Trim terbagi menjadi 3 bagian, yaitu even keel, trim by the head,
dan trim by the stern. Trim tidak diukur dalam besaran derajat, tetapi dalam
perbedaan antara sarat depan (forward draft) dan sarat belakang (after draft) dalam
centimeter. Jika sarat depan lebih besar dari sarat belakang, maka kapal dalam
kondisi trim depan (trim by the head). Jika sarat belakang lebih besar dari sarat
depan, maka kapal dalam kondisi trim belakang (trim by stern).
Gambar 2.4 Kapal Kondisi Even Keel.
Sumber (http://www.maritimeworld.web.id).
Gambar 2.5 menunjukkan kapal trim even keel yaitu draft depan sama dengan draft
belakang ( a = c ) dimana b=(a+c)/2, hanya terjadi bilamana kapal tidak dalam
keadaan hogging atau sagging.
17
Gambar 2.5 Kapal Kondisi Trim by Stern.
Sumber (http://www.maritimeworld.web.id).
Gambar 2.6 Kapal Kondisi Trim by Head.
Sumber (http://www.maritimeworld.web.id).
2.6
Perhitungan Tahanan Metode Persamaan Savitsky
Savitsky melakukan perhitungan tahanan planing hull dengan pendekatan
bentuk lambung prismatik. Gaya dihasilkan oleh sebuah permukaan planing dan
pusat dimana gaya bekerja digambarkan melalui persamaan oleh Savitsky (Savitsky
& others, dikutip oleh Pranatal, 2020).
Untuk mencari tahanan kapal dengan permukaan bottom menggunakan
deadrise β, maka koefisien angkat memerlukan koreksi dengan rumus sebagai
berikut:
(8)
dengan batasan penggunaan β ≤ 30 °, dengan β dalam derajat.
18
Dengan pertimbangan dari titik aksi dari konstribusi gaya apung dan
konstribusi dinamik, posisi secara keseluruhan titik pusat pressure diberikan
sebagai berikut:
(9)
dimana
dengan
lp adalah jarak garis aksi gaya normal ke transom, lK adalah panajng kapal
tercelup pada keel, lc adalah panjang kapal tercelup pada chine, dimana lm adalah
rata-rata panjang tercelup sedangkan λ adalah perbandingan lm dan b. Untuk lebih
jelasnya defenisi lK dan lc dapat dilihat pada gambar 2.4.
dan
dimana
dan
Gambar 2.7 Definisi lK, dan lc
19
2.7
Autodesk CFD
Computational Fluid Dynamics (CFD) Adalah
salah satu cabang dari
mekanika fluida yang menggunakan metode numerik dan algoritma untuk
menyelesaikan dan menganalisa permasalahan yang berhubungan dengan aliran
fluida dan merupakan aplikasi yang ada pada computer. Tujuan dari CFD adalah
untuk memprediksi secara akurat tentang aliran fluida, perpindahan panas, dan
reaksi kimia dalam sistem yang kompleks, yang melibatkan satu atau semua
fenomena di atas.
Konsep dasar penggunaan Computational Fluid Dynamic adalah persamaan
Navier – Stokes dengan prinsip yakni, kekekalan massa, kekekalan momentum dan
kekekalan energy. Digunakan secara luas untuk memberikan penyelesaian dari
masalah secara eksperimen yakni dapat memberikan penjelasan tentang pola aliran
yang sulit dan tidak mungkin diketahui dengan menggunakan teknik percobbaan
dan yang terkait dengan perpindahan panas pada sebuah objek.
Computational Fluid Dynamics terdiri dari tiga elemen utama yaitu :
1. Pre Processor
Proses ini meliputi tahapan pembuatan geometri model tertentu,
kemudian meshing, penentuan fluid properties dan penetuan kondisi
batas.
2. Solver
Pada tahap ini adalah proses iterasi dai computer atau lebih umum
dikenal dengan proses running.
3. Post Solver
Tahap ini merupakan proses penampilan hasil running seperti grafik,
vector, dan kontur dan animasi dengan pola warna tertentu. (Muhady
2020)
Baru-baru ini, tinjauan pustaka komprehensif tentang penggunaan CFD
untuk aplikasi ini telah diterbitkan (Stathopoulos, 1997; Reichrath dan Davies,
20
2002; Blocken dan Karmeliet, 2004; Bitsuamlak dkk., 2004; Meroney, 2004;
Franke et al., 2004). (Blocken, et al, 2007)
Sebuah pemahaman yang baik diperlukan dalam menyelesaikan algoritma
penyelesaian numerik. Terdapat tiga konsep matematika yang berguna dalam
menentukan berhasil atau tidaknya algoritma :
1) Konvergensi, merupakan properti metode numerik untuk menghasilkan
solusi yang mendekati solusi eksakta sebagai grid spacing, ukuran
kontrol volume atau ukuran elemen dikurangi mendekati nol.
2) Konsisten, merupakan suatu skema numerik yang menghasilkan sistem
yang dapat diperlihatkan ekuivalen dengan persamaan pengendali
sebagai grid spasi mendekati nol.
3) Stabilitas, yaitu penggunaan faktor kesalahan sebagai indikasi metode
numerik. Jika sebuah teknik tidak stabil dalam setiap kesalahan
pembulatan bahkan dalam data awal dapat menyebabkan osilasi atau
divergensi. (Jurnal Teknik Perkapalan - Vol. 6, No. 1 Januari 2018
/http://ejournal3.undip.ac.id/index.php/naval)
21
BAB 3 BAB III
METODE PENELITIAN
3.1
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Hidrodinamika Departemen
Teknik Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin .Penelitian ini
dilaksanakan + 6 terhitung mulai bulan juni 2021 sampai dengan Desember 2021.
3.2
Jenis Penelitian
Jenis penelitian ini yakni prediksi tahanan kapal planning hull dalam rangka
mendapatkan data tahanan kapal untuk setiap kondisi kecepatan dan trim kapal di
air tenang dengan menggunakan software Autodesk CFD
3.3
Metode Pengumpulan Data
Pada penelitian ini jenis data yang digunakan adalah data sekunder yang
diperoleh secara tidak langsung dan data primer yang diperoleh berdasarkan
modifikasi yang dilakukan terhadap data yang diperoleh melalui penelitian
sebelumnya. Adapun data yang dimaksudkan diatas adalah sebagai berikut:
a.
b.
Data Sekunder
-
Data ukuran utama kapal cepat.
-
Gambar linesplan kapal cepat
Data Primer
-
Hasil percobaan eksperimen model di laboratorium dan simulasi
computer berupa nilai tahanan setiap variasi kecepatan pada kondisi
trim
Teknik pengumpulan data sekunder yang dilakukan pada penelitian ini
menggunakan metode wawancara, yakni dengan melakukan pembicaraan secara
langsung kepada pemilik data.
Adapun metode pengumpulan data primer dengan cara sebagai berikut:
22
a.
Kajian Pustaka, merupakan metode pengambilan data dengan cara mempelajari
literatur yang relevan dengan studi yang dilakukan.
b.
Menentukan lines plan berbentuk lambung deadrise angle menggunakan
software Autodesk CFD.
3.4
Metode Pengolahan Data
Setelah pengumpulan data selesai dilakukan, selanjutnya dilakukan analisa
data. Kegiatan mengolah data ini terdiri dari beberapa tahapan, secara garis besar
sebagai berikut:
3.4.1
Data Kapal
Kapal yang digunakan dalam penelitian ini adalah kapal Semi Planing
yang dimana kapal akan dimodelkan ulang dengan manambah stepped V dan
deadrise angle 10 derajat menggunakan bantuan software Maxsurf Modeller
dan Rhinoceros 6. Adapun data ukuran utama kapal yaitu sebagai berikut:,
Tabel 3.1 Ukuran Utama Kapal Penumpang Cepat
Ukuran Utama
Nilai
Satuan
Length Over All (LOA)
19.06
m
Length Between Perpendicular (LBP)
17.72
m
Length Water Line (LWL)
17.77
m
Breadth (B)
4.51
m
Height (H)
1.81
m
Draft (D)
0.45
m
Displacement
20.19
ton
Sumber: Agung Aprianto 2019
23
Sumber: Agung A, 2019
Gambar 3.1 Linesplan Kapal pada software Autocad
Pada penelitian ini, kapal penumpang cepat akan dimodifiasi menjadi
kapal yang menggunakan lambung yang memiliki deadrise angle dengan
sudut 10°. Setelah itu, kapal juga dimodifikasi memiliki stepped hull dengan
bentuk V yang kemudian ada 3 variasi model untuk stepped hull ini yaitu
stepped 1, stepped 2, dan stepped 3 dengan menggunakan bantuan software
Maxurf Modeller dan Rhinoceros 6.
3.4.2 Pemodelan Kapal Cepat dengan Deadrise Angle dan Stepped Hull
Dengan terkumpulnya semua data sekunder, maka selanjutnya
dilakukan pemodelan ulang atau modifikasi lambung kapal dengan
menambahkan deadrise angle 5° menggunakan Autodesk AutoCAD. Setelah
ditambahkan deadrise maka pemodelan selanjutnya dilakukan di software
Maxsurf Modeller untuk melakukan modeling 3D. gambar bodyplan kapal
hasil modifikasi menggunakan Autodesk AutoCAD dapat dilihat pada gambar
3.2.
24
Sumber : Hasil olah data
Gambar 3.2 Body plan kapal dengan variasi deadrise angle 10°
Setelah kapal dimodifikasi dengan ditambahkannya deadrise angle
maka selanjutnya kapal di modelling lagi dengan mengubah lambung kapal
menjadi lambung bertangga. Bentuk lambung bertangga kapal yang
digunakan dalam penelitian ini adalah bentuk lambung bertangga (stepped)
Vdimana luas penampang 2 dimensi bentuk lambung bertangga (stepped)
adalah sama. Stepped kemudian dikategorikan menjadi 1 stepped, 2 stepped,
dan 3 stepped.
Untuk penempatan lokasi stepped sama dengan penelitian
sebelumnya dari Muthahhar (2020) yaitu 1/3 LOA dari transom untuk 1
stepped, 1/2 LOA dari transom untuk 2 stepped, dan 2/3 LOA dari transom
untuk 3 stepped. Adapun kenaikan stepped dihitung dari baseline naik
sebesar 10 cm untuk setiap stepped. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada
gambar 3.3 dibawah ini.
Sumber: Muthahhar 2020
25
Gambar 3.3 Sketsa peletakan stepped kapal
Dari gambar 3.3 dapat diketahui peletakan stepped untuk 1 stepped. 2
stepped, dan 3 stepped pada bagian a, serta dapat dilihat kenaikan setiap
stepped pada bagian b.
Adapun langkah-langkah pembuatan model dengan lambung stepped
berdasarkan Muthahhar (2020) sebagai berikut :
1. Membuka program Maxsurf Modeler Advance dan pilih file lalu open file,
kemudian cari file Maxsurf yang akan didesain.
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.4 Tampilan awal model kapal tanpa stepped pada Maxsurf
Modeller
2. Membuat penampang stepped dengan cara masuk ke menu surface lalu add
surface dan pilih Section plane untuk penampang melintang dan water plane
sebagai bottom kapal.
26
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.5 Tampilan awal penambahan stepped pada kapal berbentuk
deadrise angle
Mengatur control point pada surface section plane sesuai dengan ordinat
control point yang telah direncanakan menggunakan software Autodesk
AutoCAD. Perencanaan ordinat control point dilakukan agar luas
penampang 2 dimensi setiap bentuk stepped sama. Pada kasus ini bentuk
stepped yang akan dibuat adalah bentuk stepped V.
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.6 Tampak bawah penampang 1 stepped pada kapal berbentuk
deadrise angle
3. Membuat bottom kapal yang berada dibelakang stepped dengan ketinggian
10 cm dari base line.
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.7 Tampak samping kapal berbentuk deadrise angle dengan
penampang 1 stepped
27
4. Setelah dilakukan penambahan penampang melintang untuk bentuk stepped
dan penampang waterline maka selanjutnya dilakukan proses trimming untuk
membentuk stepped kapal. Langkah pertama yaitu klik surface yang akan di
trimming lalu klik kanan, kemudian pilih menu start to trimming, klik kembali
bagian surface yang akan di trimming. Selanjutnya klik kanan lalu pilih Trim.
Lihat gambar 3.8
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.8 Proses Trimming pada surface yang saling berpotongan
5. Setelah dilakukan trimming pada surface, maka akan dihasilkan desain
bentuk lambung kapal seperti pada gambar 3.9 dimana bentuk stepped yang
didesain adalah 1 stepped bentuk V.
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.9 Tampak kapal berbentuk lambung deadrise angle dengan 1
stepped bentuk V
28
3.4.3 Pemodelan Ulang Menggunakan Rhinoceros 6
Berdasarkan hasil pemodelan kapal di software Maxsurf Modeller, hasil
pemodelan tersebut di import ke dalam software Rhinoceros 6.
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.10 Hasil import kedalam aplikasi Rhinoceros 6
Pemodelan ulang di software Rhinoceros 6 dimulai dari model dijadikan solid
dengan perintah join agar tidak terjadi kesalahan pada tahap pendefinisian
analisa geometry, sehingga mempermudah dalam menjalankan proses
numerik lainnya.
Sumber: Hasil olah data
29
Gambar 3.11 Hasil model closed solid
Ukuran model kapal dan kolam uji yang digunakan dalam penelitian ini
merupakan hasil skala 1: 15. Adapun data ukuran model dan boundary layer
sebagai berikut.
Tabel 3.2 Ukuran model kapal Skala 1/15
No.
1
Ukuran Utama
Length Over All (LOA)
Besaran
1.27
Satuan
M
2
Length Between Perpendicular ((LBP)
1.181
M
3
Length Water Line (LWL)
1.184
M
4
Breadth (B)
0.3
M
5
Height (H)
0.12
M
6
Draft (T)
0.03
M
Sumber : hasil olah data
Tabel 3.3 Ukuran boundary layer tangki pengujian skala 1/15
No.
1
Ukuran Kolam Uji
Panjang
Besaran
8.75
Satuan
m
2
Lebar
3.54
m
3
Tinggi
1.75
m
Sumber : hasil olah data
30
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.12 Pemodelan kolam uji
Besaran trim buritan serta kecepatan model kapal didasarkan pada pengujian
eksperimen yang dilakukan di towing tank laboratorium Hidrodinamika
Teknik Perkapalan Unhas, dengan nilai sebagai berikut;
Tabel 3.4 Kecepatan model dan angle trim buritan model per stepeed
1 Stepped
Velocity
(m/s)
2.12
Trim
2 Stepped
Velocity
2.19°
(m/s)
2.16
2.29
2.88°
2.43
Trim
3 Stepped
Velocity
Trim
2.24°
(m/s)
2.13
2.19°
2.29
2.61°
2.24
2.27°
3.18°
2.53
3.02°
2.63
2.47°
2.65
3.55°
2.76
3.36°
2.88
2.69°
2.95
3.88°
2.95
3.65°
3.00
2.84°
3.27
4.12°
3.35
3.99°
3.36
3.22°
3.65
4.37°
3.54
4.28°
3.54
3.71°
4.16
4.63°
3.65
4.39°
3.62
4.04°
Sumber: Hasil olah data
Setelah hasil pemodelan selesai, format desain di ubah ke dalam format .step
untuk di import kedalam Autodesk CFD.
3.4.4 Simulasi CFD (Computational Fluid Dynamic)
Simulasi numerik yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan
software Autodesk CFD-Simulation 2019. Simulasi ini terdiri dari beberapa
tahapan sebagai berikut.
1. Geometry
Tahap Geometry adalah tahap pemodelan, yaitu penentuan model yang
akan di analisa, diantaranya satuan ukuran yang akan digunakan,
31
menghubungkan ujung model yang kurang dari toleransi yang ditentukan
(merge edge), menghapus objek kecil baik pada permukaan (surface)
maupun ujung permukaan (edge) yang biasanya sangat sulit terlihat Adapun
visualisasi tahap geometry pada tahap ini sebagai berikut.
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.13 Visual tahap geometry model kapal dan boundary layer
2.
Material
Tahap material adalah tahap pendefinisian jenis material, proses input untuk
penelitian ini ada 2 tipe yaitu, tipe solid dengan jenis baja (steel) untuk model
kapal dan fluid dengan jenis water (liquid phase) untuk boundary layer.
Adapun visualisasi input material sebagai berikut.
Sumber: Hasil olah data
32
Gambar 3.14 Visualisasi input material model kapal dan boundary layer
3.
Boundary Condition
Tahap boundary condition adalah proses input kecepatan (velocity), tekanan
(pressure) dan kondisi slip/symmetry pada dinding tangki pengujian.
Kecepatan didefenisikan sebagai kecepatan fluid yang mempunyai nilai sama
dengan kecepatan kapal diletakan pada dinding didepan haluan dan berlawan
arah dengan model kapal (inlet) sedangkan untuk pressure di letakan pada
dinding di belakang buritan (outlet) dan pada dinding samping, atas dan
bawah model kapal dikondisikan sebagai slip/symmetry artinya pada
permukaan dinding tersebut fluid dibiarkan mengalir bebas. Adapun
visualisasi input boundary condition sebagai berikut.
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.15 Visualisasi input boundary condition model kapal dan
boundary layer
4. Mesh Sizing
Tahap mesh sizing merupakan tahap membagi geometri model menjadi
bagian – bagian kecil yang disebut elemen dan disetiap ujung elemen
disebut sebagai nodes. Metode yang digunakan yaitu Finite Element Method
(FEM), dengan statistik jumlah elemen mesh pada masing – masing model
dapat dilihat pada lampiran 2.
33
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.16 Visualisasi mesh sizing model kapal dan boundary layer
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.17 Visualisasi mesh sizing model kapal
5. Clone
Tahap clone adalah tahap penggandaan (clone) dengan mengubah nilai
kecepatan sesuai variasi yang telah ditetapkan dan tanpa mengubah nilai serta
kondisi lain yang di input sebelumnya. Kecepatan (velocity) yang
dimaksudkan adalah kecepatan aliran fluida yang nilainya sama dengan
kecepatan model kapal. Oleh karena itu, untuk mendapatkan kecepatan model
kapal digunakan perhitungan nilai Froud number (Fn).
34
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.18 Visualisasi tahap clone model kapal dan boundary layer
6. Solve
Solve adalah tahapan proses menjalankan perhitungan numerik. Setelah
semua komponen input dan output telah dimasukan, selanjutnya dilakukan
proses solve. Sebelum melakukan proses tersebut terlebih dahulu dilakukan
kontrol terhadap hasil yang diinginkan dan penentuan karakteristik fisika
pada aliran fluida, diantaranya solution mode, jumlah iterasi, result quantities,
penentuan automatic convergence assesment, compressibility flow, dan
turbulence.
Pada penelitian ini solution mode yang digunakan adalah aliran fluida steady
state dengan total sekitar 1000-an iterasi per kecepatan kapal dan jenis aliran
fluida yang digunakan adalah turbulen dengan persamaan model standart
mixing length. Adapun visualisasi tahap solve sebagai berikut.
35
Sumber: Hasil olah data
Gambar 3.19 Visualisasi tahap solve model kapal dan boundary layer
3.4.5
Verifikasi
Pada tahap ini, hasil simulasi yang didapatkan akan diverifikasi sesuai
persyaratan yang telah ditentukan. Jika hasil simulasi tidak memenuhi
persyaratan, maka dilakukan pengecekan ulang terhadap pemodelan serta
tahapan simulasi yang telah dikerjakan sebelumnya. Adapun dilakukannya
verifikasi apabila beberapa kondisi di bawah ini ditemukan.
1. Jika pemodelan yang dilakukan tidak sesuai dengan karakteristik
hidrostatik kapal sebenarnya.
2. Jika syarat perbandingan model kapal tidak memenuhi.
3. Jika proses running tidak dapat dilakukan.
4. Jika hasil simulasi yang didapatkan tidak logis.
Apabila kondisi diatas tidak ditemukan, maka selanjutnya dilakukan proses
analisis terhadap data hasil yang didapatkan.
3.4.6
Analisa Data
Setelah proses running dan verifikasi telah selesai, maka secara otomatis
software mengeluarkan beberapa hasil sesuai parameter dan karakteristik
yang telah diinput. Adapun hasil yang dikeluarkan antara lain:
36
1. Hambatan (drag force)
2. Distribusi static pressure
3. Velocity magnitude
4. Visualisasi karakteristik aliran fluida yaitu static pressure, velocity
magnitude dan sebagainya.
Berdasarkan hasil tersebut, maka akan dilakukan analisis dengan melihat
parameter keberhasilan simulasi yang telah ditentukan oleh software tersebut.
Adapun parameter yang dimaksudkan sebagai berikut.
1. Konvergensi, yaitu property metode numeric untuk menghasilkan
penyelesaian eksakta sebagai grid spacing, ukuran kontrol volume atau
ukuran elemen dikurangi mendekati nol. Konvergensi biasanya sulit untuk
didapatkan secara teoritis. Untuk kondisi lapangan kesamaan Lax yang
menyatakan bahwa permasalahan linear memerlukan konvegerensi.
2. Nilai Residual in dan Residual out, yaitu dalam proses simulasi eksternal
flow seperti pada penelitian ini parameter keberhasilan ditentukan dengan
kedua nilai tersebut. Jika nilai redidual out lebih kecil dibandingkan
residual in dan nilai residual out berkisar pada angka 10-8 , maka dapat
disimpulkan keberhasilan simulasi dalama membaca input kondisi yang
telah kita lakukan relatif tinggi.
3.4.7 Kesimpulan
Pada tahap ini, dilakukan penarikan kesimpulan terhadap hasil analisis yang
dilakukan dan sekaligus menjawab rumusan masalah yang telah disusun
sebelumnya
37
3.5
Kerangka Pemikiran
Berikut ini digambarkan alur penelitian secara singkat sebagaimana dibawah ini:
Mulai
- Data ukuran utama
kapal
Data Kapal
- Gambar Linesplan
Kajian Pustaka
Pemodelan
Solving
Verifikasi
Pemodelan deadrise angle 10°
dengan
- satu stepped v
- dua stepped v
- tiga stepped v
-Karakteristik hidrostatik model
--Syarat
tiga stepped
v
perbandingan
model kapal
-Hasil (logis atau tidak logis)
Analisa Tahanan Kapal
Kesimpulan
Gambar 3.20 Kerangka Pikir Penelitian
38
BAB 4
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Visualisasi Velocity Magnitude dan Static Pressure
4.1.1
Visualisasi Velocity Magnitude
Berdasarkan hasil simulasi, visualisasi velocity magnitude dan static pressure
disepanjang lambung kapal di ambil dari tahap result pada menu plane. Adapun
hasil visualisasi velocity magnitude model kapal sebagai berikut.
4.1.1.1
Visualisasi Velocity pada Model Kapal Satu Stepped V
•
Kecepatan 2.12 m/s dengan trim 2.19°
(a)
(b)
Gambar 4.1 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 2.12 m/s dengan trim 2.19°
Pada gambar 4.1(a) aliran fluida model kapal satu stepped dengan kecepatan
2.12 m/s dengan trim 2.19° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida setelah
berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana berdasarkan
gambar 4.2 dimulai dari kecepatan 1.72 m/s dengan warna hijau muda(1.71 m/s ~
1.90 m/s) berubah warna menjadi hijau kekuningan(0.57m/s ~ 1.71 m/s) disekitar
sisi model dan berwarna merah(0 m/s ~ 0.57 m/s) di bagian buritan model yang
artinya dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat besar akibat bentuk
buritan model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.1 (b) terbentuk pola aliran
berdasarkan perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang basah untuk
kasus model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.12 m/s dan trim 2.19° adalah
0.216 m².
39
(c)
(d)
Gambar 4.2 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes
(d) Pola aliran pada buritan kecepatan 2.12 m/s dengan trim 2.19°
•
Kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.89°
(a)
(b)
Gambar 4.3 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.89°
Pada gambar 4.3 (a) aliran fluida model kapal satu stepped dengan
kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.89° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida
setelah berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana
berdasarkan gambar 4.14 dimulai dari kecepatan 2.95 m/s dengan warna hijau (1.90
m/s ~ 2.29 m/s) berubah warna menjadi biru muda (2.48m/s ~ 3.05 m/s) dan
disekitar sisi model berwarna hijau (1.90 m/s ~ 2.29 m/s) di bagian buritan model
yang artinya dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat besar akibat
bentuk buritan model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.2 (b) terbentuk pola aliran
berdasarkan perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang basah untuk
kasus model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.95 m/s dan trim 3.89° adalah
0.123 m².
40
(c)
(d)
Gambar 4.4 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.89°
•
Kecepatan 4.16 m/s dengan trim 4.63°
(a)
(b)
Gambar 4.5 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 4.16 m/s dengan trim 4.63°
Pada gambar 4.5 (a) aliran fluida model kapal satu stepped dengan kecepatan
4.16 m/s dengan trim 4.63° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida setelah
berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana berdasarkan
gambar 4.23 dimulai dari kecepatan 4.16 m/s dengan warna kuning kehijauan (0.95
m/s ~ 1.71 m/s) berubah warna menjadi biru muda (2.48m/s ~ 3.05 m/s) dan
disekitar sisi model berwarna hijau (1.90 m/s ~ 2.29 m/s) di bagian buritan model
yang artinya dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat besar akibat
bentuk buritan model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.3 (b) terbentuk pola aliran
berdasarkan perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang basah untuk
41
kasus model kapal satu stepped V dengan kecepatan 4.16 m/s dan trim 4.63° adalah
0.106 m².
(c)
(d)
Gambar 4.6 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes
(d) Pola aliran pada buritan kecepatan 4.16 m/s dengan trim 4.63°
Selanjutnya adalah visualisasi Velocity Magnitude model kapal satu stepped V
untuk beberapa kondisi kecepatan dengan trim dapat diliat pada lampiran 3.
Seiring dengan bertambahnya kecepatan kapal, berpengaruh pula pada trim
suatu model kapal sehingga menyebabkan semakin berkurangnya luas bidang
basah. Adapun luas bidang basah untuk kasus model kapal satu stepped V dapat
dilihat pada table berikut.
Tabel 4.1 Luas bidang basah model satu stepped V
Kecepatan (m/s)
Trim
Luas Bidang
Basah (m2)
2.123
2.190°
0.216
2.294
2.885°
0.176
2.439
3.182°
0.139
2.653
3.551°
0.129
2.959
2.866°
0.123
3.279
3.886°
0.122
3.65
4.127°
0.113
4.167
4.371°
0.106
42
4.1.1.2 Visualisasi Velocity pada Model Kapal Dua Stepped V
•
Kecepatan 2.16 m/s dengan trim 2.24°
(a)
(b)
Gambar 4.7 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 2.16 m/s dengan trim 2.24°
Pada gambar 4.7 (a) aliran fluida model kapal dua stepped dengan kecepatan
2.16 m/s dengan trim 2.24° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida setelah
berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana berdasarkan
gambar 4.26 dimulai dari kecepatan 2.6 m/s dengan warna hijau (1.90 m/s ~ 2.29
m/s) berubah warna menjadi biru muda (2.48m/s ~ 3.05 m/s) disekitar sisi model
dan berwarna biru tua (3.43 m/s ~ 4.00 m/s) di bagian buritan model yang artinya
dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat besar akibat bentuk buritan
model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.4 (b) terbentuk pola aliran berdasarkan
perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang basah untuk kasus model
kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.16 m/s dan trim 2.24° adalah 0.139 m².
(c)
(d)
Gambar 4.8 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes (d)
Pola aliran pada buritan kecepatan 2.16 m/s dengan trim 2.24°
43
•
Kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.66°
(a)
(b)
Gambar 4.9 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.66°
Pada gambar 4.9 (a) aliran fluida model kapal dua stepped dengan
kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.66° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida
setelah berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana
berdasarkan gambar 4.38 dimulai dari kecepatan 2.95 m/s dengan warna hijau (1.90
m/s ~ 2.29 m/s) berubah warna menjadi biru muda (2.48m/s ~ 3.05 m/s) disekitar
sisi model dan berwarna biru tua (3.43 m/s ~ 4.00 m/s) di bagian buritan model
yang artinya dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat besar akibat
bentuk buritan model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.4 (b) terbentuk pola aliran
berdasarkan perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang basah untuk
kasus model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.66°
adalah 0.119 m².
(c)
(d)
Gambar 4.10 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes
(d) Pola aliran pada buritan kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.66°
44
•
Kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.39°
(a)
(b)
Gambar 4.11 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.39°
Pada gambar 4.11 (a) aliran fluida model kapal dua stepped dengan
kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.40° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida
setelah berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana
berdasarkan gambar 4.47 dimulai dari kecepatan 3.65 m/s dengan warna kuning
(0.57 m/s ~ 3.81 m/s) berubah warna menjadi hijau hingga biru muda (1.71m/s ~
3.05 m/s) disekitar sisi model dan berwarna merah (0 m/s ~ 0.57 m/s) di bagian
buritan model yang artinya dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat
besar akibat bentuk buritan model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.6 (b) terbentuk
pola aliran berdasarkan perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang
basah untuk kasus model kapal satu stepped V dengan kecepatan 3.65 m/s dengan
trim 4.39° adalah 0.101 m².
(c)
(d)
Gambar 4.12 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes
(d) Pola aliran pada buritan kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.39°
45
Selanjutnya adalah visualisasi Velocity Magnitude model kapal dua stepped V
untuk beberapa kondisi kecepatan dengan trim dapat diliat pada lampiran 3.
Seiring dengan bertambahnya kecepatan kapal, berpengaruh pula pada trim
suatu model kapal sehingga menyebabkan semakin berkurangnya luas bidang
basah. Adapun luas bidang basah untuk kasus model kapal dua stepped V dapat
dilihat pada table berikut.
Tabel 4.2 Luas bidang basah model dua stepped V
Kecepatan (m/s)
Trim
Luas Bidang
Basah (m2)
2.169
2.241°
0.139
2.294
2.61°
0.132
2.532
3.026°
0.127
2.762
3.364°
0.122
2.959
3.659°
0.119
3.356
3.996°
0.110
3.546
4.283°
0.109
3.65
4.396°
0.101
4.1.1.3 Visualisasi Velocity pada Model Kapal Tiga Stepped V
•
Kecepatan 2.13 m/s dengan trim 2.19°
(a)
(b)
Gambar 4.13 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 2.13 m/s dengan trim 2.19°
46
Pada gambar 4.13 (a) aliran fluida model kapal tiga stepped dengan
kecepatan 2.13 m/s dengan trim 2.19° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida
setelah berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana
berdasarkan gambar 4.50 dimulai dari kecepatan 2.13 m/s dengan warna hijau (1.90
m/s ~ 2.29 m/s) berubah warna menjadi biru muda (2.48m/s ~ 3.05 m/s) disekitar
sisi model dan berwarna biru tua (3.43 m/s ~ 4.00 m/s) di bagian buritan model
yang artinya dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat besar akibat
bentuk buritan model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.7 (b) terbentuk pola aliran
berdasarkan perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang basah untuk
kasus model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 2.13 m/s dengan trim 2.19°
adalah 0.236 m².
(c)
(d)
Gambar 4.14 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes
(d) Pola aliran pada buritan kecepatan 2.13 m/s dengan trim 2.19°
•
Kecepatan 3.00 m/s dengan trim 2.85°
(a)
(b)
Gambar 4.15 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 3.00 m/s dengan trim 2.85°
47
Pada gambar 4.15 (a) aliran fluida model kapal tiga stepped dengan
kecepatan 3.00 m/s dengan trim 2.85° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida
setelah berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana
berdasarkan gambar 4.62 dimulai dari kecepatan 3.00 m/s dengan warna warna
hijau (1.90 m/s ~ 2.29 m/s) berubah warna menjadi biru muda (2.48m/s ~ 3.05 m/s)
disekitar sisi model dan berwarna biru tua (3.43 m/s ~ 4.00 m/s) di bagian buritan
model yang artinya dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat besar
akibat bentuk buritan model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.8 (b) terbentuk pola
aliran berdasarkan perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang basah
untuk kasus model kapal satu stepped V dengan kecepatan 3.00 m/s dengan trim
2.85° adalah 0.195 m².
(c)
(d)
Gambar 4.16 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes
(d) Pola aliran pada buritan kecepatan 3.00 m/s dengan trim 2.85°
•
Kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4.04°
(a)
(b)
48
Gambar 4.17 Visualisasi (a) velocity magnitude planes (b) Pola aliran pada
kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4.04°
Pada gambar 4.17 (a)
aliran fluida model kapal tiga stepped dengan
kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4.04° mengalami perubahan kecepatan aliran fluida
setelah berkontak dengan lambung model kapal dibawah garis air dimana
berdasarkan gambar 4.71 dimulai dari kecepatan 3.62 m/s dengan warna hijau (1.90
m/s ~ 2.29 m/s) berubah warna menjadi biru muda (2.48m/s ~ 3.05 m/s) disekitar
sisi model dan berwarna biru tua (3.43 m/s ~ 4.00 m/s) di bagian buritan model
yang artinya dapat diasumsikan bahwa terjadi turbulen yang sangat besar akibat
bentuk buritan model. Dapat dilihat pula pada gambar 4.9 (b) terbentuk pola aliran
berdasarkan perubahan kecepatan aliran fluida. Adapun luas bidang basah untuk
kasus model kapal satu stepped V dengan kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4.04°
adalah 0.131 m².
(c)
(d)
Gambar 4.18 Visualisasi (c) Pola aliran berdasarkan velocity magnitude planes
(d) Pola aliran pada buritan kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4.04°
Selanjutnya adalah visualisasi Velocity Magnitude model kapal tiga stepped
V untuk beberapa kondisi kecepatan dengan trim dapat diliat pada lampiran 3
Seiring dengan bertambahnya kecepatan kapal, berpengaruh pula pada trim
suatu model kapal sehingga menyebabkan semakin berkurangnya luas bidang
basah. Adapun luas bidang basah untuk kasus model kapal dua stepped V dapat
dilihat pada table berikut.
49
Tabel 4.3 Luas bidang basah tiga stepped V
Kecepatan (m/s)
Trim
Luas Bidang
Basah (m2)
2.132
2.194°
0.236
2.247
2.277°
0.221
2.632
2.471°
0.213
2.882
2.693°
0.207
3.003
2.849°
0.195
3.367
3.229°
0.193
3.546
3.714°
0.169
3.623
4.042°
0.131
.
4.1.2
Visualisasi Static Pressure
Aliran fluida yang mengalir dengan kecepatan tertentu pada bagian Haluan,
hingga buritan kapal menyebabkan distribusi static pressure meningkat pada areaarea tertentu sepanjang lambung kapal yang tercelup di bawah air.
4.1.2.1
Visualisasi Static Pressure pada Model Kapal Satu Stepped V
•
Kecepatan 2.12 m/s dengan trim 2.19°
Gambar 4.19 Visualisasi static pressure model kapal satu stepped V kecepatan
2.12 m/s dengan trim 2.19°
Berdasarkan gambar 4.19 visualisasi static pressure kecepatan rendah 2.12
m/s dengan trim 2.19° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada bagian
depan model kapal yang tercelup, dan juga stepped model kapal menyebabkan
50
distribusi static pressure meningkat pada area tersebut, ditunjukan pada warna hijau
muda yaitu sekitar 21 Pa ⁓ 129 Pa. Sementara pada bagian buritan model kapal
ditunjukan dengan warna biru berkisar 193 Pa ⁓ -300 Pa.
•
Kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.88°
Gambar 4.20 Visualisasi static pressure model kapal satu stepped V kecepatan
2.95 m/s dengan trim 3.88°
Berdasarkan gambar 4.20 visualisasi static pressure kecepatan sedang 2.95
m/s dengan trim 3.88° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada bagian
depan model kapal yang tercelup, dan juga stepped model kapal menyebabkan
distribusi static pressure meningkat pada area tersebut, ditunjukan pada warna
kuning yaitu sekitar 164 Pa ⁓ 343 Pa sementara pada bagian buritan model kapal
yang tercelup ditunjukan dengan warna biru berkisar 193 Pa ⁓ 300 Pa.
•
Kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.37°
Gambar 4.21 Visualisasi static pressure model kapal satu stepped V kecepatan
3.65 m/s dengan trim 4.37°
Berdasarkan gambar 4.21 visualisasi static pressure kecepatan tinggi 3.65
m/s dengan trim 4.37° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada bagian
51
depan model kapal yang tercelup, dan juga stepped model kapal menyebabkan
distribusi static pressure meningkat pada area tersebut, ditunjukan pada warna
merah yaitu sekitar 271 Pa ⁓ 450 Pa sementara pada bagian buritan model kapal
yang tercelup ditunjukan dengan warna biru berkisar 193 Pa ⁓ -300 Pa.
Selanjutnya adalah visualisasi static pressure model kapal satu stepped V
untuk beberapa kondisi kecepatan dengan trim dapat diliat pada lampiran 1.
4.1.2.2
Visualisasi Static Pressure pada Model Kapal Dua Stepped V
•
Kecepatan 2.16 m/s dengan trim 2.24°
Gambar 4.22 Visualisasi static pressure model kapal dua stepped V kecepatan
2.16 m/s dengan trim 2.24°
Berdasarkan gambar 4.22 visualisasi static pressure kecepatan rendah 2.16
m/s dengan trim 2.24° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada bagian
depan model kapal yang tercelup, dan juga stepped model kapal menyebabkan
distribusi static pressure meningkat pada area tersebut, ditunjukan pada warna hijau
muda yaitu sekitar 21 Pa ⁓ 129 Pa. Sementara pada bagian buritan model kapal
ditunjukan dengan warna biru hanya berkisar 193 Pa ⁓ -300 Pa.
•
Kecepatan 2.95 m/s dengan trim 3.66°
52
Gambar 4.23 Visualisasi static pressure model kapal dua stepped V kecepatan
2.95 m/s dengan trim 3.66°
Berdasarkan gambar 4.23 visualisasi static pressure kecepatan sedang 2.95
m/s dengan trim 3.66° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada bagian
depan model kapal yang tercelup menyebabkan distribusi static pressure meningkat
pada area tersebut, ditunjukan pada warna kuning yaitu sekitar 164 Pa ⁓ 271 Pa
dan juga sekitar stepped model kapal ditunjukan dengan warna orange kemerahan
sekitar 307 Pa ⁓ 450 Pa. Sementara pada bagian buritan, sekitar stepped model
kapal ditunjukan dengan warna biru berkisar 193 Pa ⁓ -300 Pa.
•
Kecepatan 3.645 m/s dengan trim 4.39°
Gambar 4.24 Visualisasi static pressure model kapal dua stepped V kecepatan
3.645 m/s dengan trim 4.39°
Berdasarkan gambar 4.24 visualisasi static pressure kecepatan sedang
4.645 m/s dengan trim 4.39° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada
bagian depan model kapal yang tercelup menyebabkan distribusi static pressure
meningkat pada area tersebut, ditunjukan pada warna kemerahan yaitu sekitar 379
Pa ⁓ 450 Pa. Sementara pada bagian buritan, sekitar stepped model kapal ditunjukan
dengan warna biru berkisar -193 Pa ⁓ -300 Pa.
53
Selanjutnya adalah visualisasi static pressure model kapal dua stepped V
untuk beberapa kondisi kecepatan dengan trim dapat diliat pada lampiran 4.
4.1.2.3
Visualisasi Static Pressure pada model kapal tiga stepped V
•
Kecepatan 2.13 m/s dengan trim 2.19°
Gambar 4.25 Visualisasi static pressure model kapal tiga stepped V kecepatan
2.13 m/s dengan trim 2.19°
Berdasarkan gambar 4.25 visualisasi static pressure kecepatan rendah 2.13
m/s dengan trim 2.19° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada bagian
depan model kapal yang tercelup menyebabkan distribusi static pressure meningkat
pada area tersebut, ditunjukan pada warna hijau yaitu sekitar 21 Pa ⁓ 129 Pa.
Sementara pada bagian buritan, sekitar stepped model kapal ditunjukan dengan
warna biru berkisar -193 Pa ⁓ -300 Pa.
•
Kecepatan 3.00 m/s dengan trim 2.85°
Gambar 4.26 Visualisasi static pressure model kapal tiga stepped V kecepatan
3.00 m/s dengan trim 2.85°
Berdasarkan gambar 4.26 visualisasi static pressure kecepatan sedang 3.00
m/s dengan trim 2.85° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada bagian
depan model kapal yang tercelup menyebabkan distribusi static pressure meningkat
54
pada area tersebut, ditunjukan pada warna hijau kekuningan yaitu sekitar 21 Pa ⁓
271 Pa. Sementara pada bagian buritan, sekitar stepped model kapal ditunjukan
dengan warna biru berkisar -193 Pa ⁓ -300 Pa.
•
Kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4.04°
Gambar 4.27 Visualisasi static pressure model kapal tiga stepped V kecepatan
3.62 m/s dengan trim 4.04°
Berdasarkan gambar 4.27 visualisasi static pressure kecepatan sedang 3.62
m/s dengan trim 4.04° dapat dilihat bahwa aliran fluida yang mengalir pada bagian
depan model kapal yang tercelup menyebabkan distribusi static pressure meningkat
pada area tersebut, ditunjukan pada warna kemerahan yaitu sekitar 379 Pa ⁓ 450
Pa. Sementara pada bagian buritan, sekitar stepped model kapal ditunjukan dengan
warna biru berkisar -193 Pa ⁓ -300 Pa.
Pada dasarnya perbedaan tekanan pada permukaan bagian depan dan
belakang model kapal menghasilkan preassure drag. Preassure drag adalah gaya
dorong yang diakibatkan oleh tekanan yang terjadi karena pergerakan badan model
kapal yang tercelup di dalam medium fluida cair. Tekanan ini terjadi pada titik –
titik sepanjang model kapal yang tercelup, dan nilainya semakin besar pada daerah
ujung depan kapal model kapal yang merupakan titik stagnasi dari bentuk model
kapal yang tercelup. Tekanan akan semakin membesar dan mengecil seiring
perubahan bentuk streamline body model kapal yang tercelup, karena setiap cairan
bergerak pada kecepatan tertentu, akan ada perbedaan kecepatan. Perbedaanperbedaan ini akan menghasilkan perbedaan tekanan yang lebih besar, sehingga
dapat menghasilkan daya angkat. Semakin besar kecepatan fluida semakin besar
55
perbedaan tekanan yang terjadi. Pada Analisa static pressure tekanan yang paling
besar terjadi pada model stepped 3 dengan kecepatan 3.62 m/s dengan trim 4,04°.
Selanjutnya adalah visualisasi static pressure model kapal tiga stepped V
untuk beberapa kondisi kecepatan dengan trim dapat diliat pada lampiran 4.
4.2
Nilai Residual In dan Residual Out
Berdasarkan hasil dari simulasi yang dijalankan berikutnya akan dilakukan
validasi berdasarkan residual in dan residual out, dimana nilai residual in lebih
besar dari residual in. Sedangkan nilai residual out berkisar pada angka 10-8 maka
dapat disimpulkan bahwa hasil perhitungan telah konvergen.
Tabel 4.4 Nilai Residual In dan Residual Out model kapal satu stepped V
Kondisi Trim
Residual In
2.190
1.8086e+00
2.885
1.1878e+00
3.182
1.0277e+00
3.551
8.9507e-01
3.886
2.0142e-01
4.127
4.5103e-01
4.371
8.0055e-02
4.634
3.1994e-05
Sumber: Hasil olah data
Residual Out
1.98E-08
1.60E-08
9.27E-09
1.60E-08
1.93E-08
2.45E-09
9.23E-10
1.22E-11
Tabel 4.5 Nilai Residual In dan Residual Out model kapal dua stepped V
Kondisi Trim
Residual In
2.24°
1.3482e+00
2.61°
1.3237e+00
3.03°
1.7474e+00
3.36°
1.2152e+00
3.66°
1.3304e+00
4.00°
1.0987e-01
4.28°
1.3887e+00
4.40°
1.8168e+00
Sumber: Hasil olah data
Residual Out
1.87E-08
1.33E-08
1.94E-08
1.77E-09
1.84E-08
1.29E-09
1.70E-08
1.89E-08
56
Tabel 4.6 Nilai Residual In dan Residual Out model kapal tiga stepped V
Kondisi Trim
2.19°
Residual In
1.1344E+00
2.28°
9.5832E-01
2.47°
1.1920E+00
2.69°
1.6486E+00
2.85°
1.2842E+00
3.23°
6.3826E-01
3.71°
2.1196E-01
4.04°
1.1316E+00
Sumber: Hasil olah data
Residual Out
1.19E-08
1.86E-08
1.37E-08
1.81E-08
1.92E-08
1.02E-08
2.56E-09
1.24E-08
Berdasarkan nilai residual in dan residual out tersebut maka disimpulkan
proses simulasi telah memenuhi parameter keberhasilan analisis CFD.
4.3
Prediksi Tahanan Model Kapal
Berdasarkan hasil simulasi, nilai tahanan kapal dapat dilihat dari tahap result
pada menu wall calculator. Dimana tahanan yang didapatkan adalah Tahanan
gesek. Data yang didapatkan adalah nilai gaya (forces) pada masing-masing variasi
kecepatan yang bekerja di setiap permukaan (surfaces) lambung kapal. Hasil dari
wall calculator ini dapat dilihat dari lampiran IV.
Gaya (force) bekerja pada sistem koordinat 3-dimensi, untuk gaya yang
bekerja searah sumbu X disebut sebagai drag force, gaya yang berkerja searah
sumbu Y disebut side force dan gaya yang bekerja searah sumbu Z disebut lift force.
Oleh karena itu, sesuai dengan teori mekanika fluida bahwa “drag force adalah
jumlah semua gaya eksternal dalam aliran fluida yang melawan gerak objek dan
disebabkan oleh aliran fluida turbulen disekitar benda yang melawan gerak maju
objek melalui gas atau cairan”, maka dapat disimpulkan tahanan kapal sama dengan
drag force. Oleh karena itu untuk mendapatkan nilai tahanan kapal maka jumlah
drag force yang bekerja pada masing – masing permukaan (surface) disetiap variasi
57
kecepatan di jumlahkan. Adapun hasil perhitungan nilai tahanan model kapal dari
simulasi CFD dapat dilihat pada tabel 4.7 hingga table 4.9 sebagai berikut.
Tabel 4.7 Nilai Kecepatan dan tahanan kapal satu stepped V
FnV
Kondisi
Trim
Luas
Koefisien
Bidang
Tahanan
Basah (m2)
(CT)
Tahanan
(N)
2.123
2.294
2.043
2.201
2.190
2.885
0. 216945
0.176838
7,604
8,033
2.77082
3.28543
2.439
2.322
3.182
0.139973
8,360
3.82181
2.653
2.481
3.551
0.129914
10,262
4.75662
2.959
2.693
3.886
0.123039
11,782
7.04269
3.279
2.891
4.127
0.122697
14,507
11.8446
3.650
3.18
4.371
0.113799
15,817
16.602
4.167
3.604
4.634
0.106396
16,130
17.0551
Kecepatan
(m/s)
Kurva Hubungan Resistance & Velocity
20
Resistance
15
10
Resistance 1
stepped
5
0
1
1,5
2
2,5
FnV
3
3,5
4
Gambar 4.28 Grafik Kecepatan dan tahanan model kapal satu stepped V
58
Tabel 4.8 Nilai Kecepatan dan tahanan kapal dua stepped V
Kecepatan
(m/s)
FnV
Kondisi
Trim
Luas
Bidang
Basah (m2)
Koefisien
Tahanan
(CT)
Tahanan
(N)
2.169
2.294
2.213
2.307
2.241
2.610
0. 139717
0. 132182
0.02930818
0.03513381
1.60282
2.18738
2.532
2.472
3.026
0. 127061
0.04515265
3.70217
2.762
2.626
3.364
0. 122481
0.0535351
5.53745
2.959
2.786
3.659
0. 119758
0.05714614
6.83031
3.356
3.131
3.996
0. 110309
0.0663928
10.1468
3.546
3.318
4.283
0.109856
0.07356482
12.0195
3.650
3.420
4.396
0. 101249
0.0711084
12.1486
Kurva Hubungan Resistance & Velocity
14
Resistance
12
10
8
Resistance 2
stepped
6
4
2
0
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
FnV
Gambar 4.29 Grafik Kecepatan dan tahanan model kapal dua stepped V
Tabel 4.9 Nilai Kecepatan dan tahanan kapal tiga stepped V
FnV
Kondisi
Trim
Luas
Bidang
Basah (m2)
Koefisien
Tahanan
(CT)
Tahanan
(N)
2.13
2.25
2.387
2.454
2.1941
2.2776
0.2362598
0.2211542
0.02772653
0.03281303
1.17587
1.65583
2.63
2.643
2.4711
0.213553
0.03533994
3.21126
2.88
2.811
2.6931
0.207995
0.03759157
4.40775
3.00
2.914
2.8497
0.195577
0.04390504
5.57
Kecepatan
(m/s)
59
3.37
3.217
3.2294
0.193306
0.05239173
8.38292
3.55
3.361
3.7148
0.169874
0.06339751
9.1968
3,64
3,515
4,30°
0,131991
1,503
19,0554
Kurva Hubungan Resistance & Velocity
10
Resistance
8
6
Resistance 3
stepped
4
2
0
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
FnV
Gambar 4.30 Grafik Kecepatan dan tahanan model kapal tiga stepped V
Gambar 4.31 Grafik hubungan antara froude number volume (FnV) dan tahanan
per model kapal stepped V
Berdasarkan Gambar 4.31 dapat dilihat bahwa tahanan model kapal dua
stepped memiliki tahanan lebih kecil dibanding model kapal satu stepped, dan
model kapal tiga stepped memiliki tahanan yang lebih kecil dibanding dua stepped.
Kecenderungan hasil tahanan menggunakan metode CFD per model stepped
memiliki kecenderungan naik secara eksponensial sesuai penambahan kecepatan
dimana dapat diasumsikan tahanan model sangat dipengaruhi oleh kecepatan kapal.
60
Meski demikian tahanan model kapal mengalami penurunan sesuai dengan
penambahan jumlah stepped pada FnV yang sama. Dapat dilihat pada table berikut.
Tabel 4.10 Persentasi perbandingan Tahanan Model dengan FnV yang sama
1.500
Tahana
n Model
Satu
Stepped
(N)
1.987
Tahanan
Model
Dua
Stepped
(N)
0.879
Tahana
n Model
Tiga
Stepped
(N)
0.532
1.032
Persentasi
perbandin
gan Model
Satu
Stepped
44,24%
dan
dua
Stepped
55,80%
Persentasi
perbandin
gan Model
Satu
Stepped
26,77%
dan
tiga
Stepped
37,32%
Persentasi
perbandin
gan Model
dua
Stepped
60,52%
dan
tiga
Stepped
66,88%
2.000
2.765
1.543
2.250
3.798
1.712
1.198
45,08%
31,54%
69,98%
2.500
4.986
4.092
2.012
82,07%
40,35%
49,17%
2.750
9.003
6.449
3.925
71,63%
43,60%
60,86%
3.000
13.987
8.891
6.261
63,57%
44,76%
70,42%
3.250
17.070
11.824
9.032
69,27%
52,91%
76,39%
3.500
17.104
12.127
Sumber: Hasil olah data
9.302
70,90%
54,38%
76,70%
2,8
3,6
FnV
CFD Resistance
21,0
stepped 1
Resistance (N)
18,0
stepped 2
stepped 3
15,0
12,0
9,0
6,0
3,0
0,0
0,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
3,2
FnV
Gambar 4.32 Grafik hubungan antara froude number volume (FnV) dan tahanan
per model kapal stepped V
Dengan mengambil acuan froude number volume dari 1.5 hingga 3.5 sebagai
perbandingan, maka berdasarkan tabel 4.10 dapat disimpulkan bahwa tahanan
model stepped dua V berkisar 44.24% hingga 70.90% lebih kecil di banding
tahanan model satu stepped. Adapun tahanan model tiga stepped berkisar 26.77%
61
hingga 54.38% dan 60.52% hingga 76.70% lebih kecil dibanding tahanan model
satu dan dua stepped.
62
BAB 5 BAB V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Dari hasil pembahasan pada penelitian ini maka dapat disimpulkan :
1. Tahanan model kapal dengan froude number volume 1.5 untuk model kapal
satu stepped V, dua stepped V, dan tiga stepped V berturut-turut adalah 1.987
N, 0.879 N, dan 0.532 N. Froude number volume 2.0 tahanan modelnya
secara berurut yaitu sebesar 2.765 N, 1.543 N, dan 1.032 N. Untuk froude
number volume 2.25 tahanan modelnya secara berurut yaitu sebesar 3.798 N,
1.712 N, dan 1.198 N. Untuk froude number volume 2.5 tahanan modelnya
secara berurut yaitu sebesar 4.986 N, 4.092 N, dan 2.012 N. Froude number
volume 2.75 tahanan modelnya secara berurut yaitu sebesar 9.003 N, 6.449
N, dan 3.925 N. Untuk froude number volume 3.0 tahanan modelnya secara
berurut yaitu sebesar 13.987 N, 8.891 N, dan 6.261 N. Froude number
volume 3.25 tahanan modelnya secara berurut yaitu sebesar 17.070 N, 11.824
N, dan 9.032 N. Dan terakhir, untuk froude number volume 4.0 tahanan
modelnya secara berurut yaitu sebesar 17.104 N, 12.127 N, dan 9.302 N.
2. Perbandingan nilai tahanan model stepped dua V berkisar 44.24% hingga
70.90% lebih kecil di banding tahanan model satu stepped. Adapun tahanan
model tiga stepped berkisar 26.77% hingga 54.38% dan 60.52% hingga
76.70% lebih kecil dibanding tahanan model satu dan dua stepped.
3. Penggunaan stepped sangat mempengaruhi tahanan kapal, dimana semakin
bertambah jumlah stepped V maka semakin kecil pula tahanan yang
didapatkan hal ini dipengaruhi oleh luas bidang basah suatu model, semakin
cepat suatu aliran fluida semakin besar pula tekanan yang terjadi sehingga
mengakibatkan daya angkat dan meminimalisir luas bidang basah yang
tercelup. Tahanan terbaik adalah model 3 stepped V yang dapat mereduksi
tahanan kapal paling besar yaitu sebesar 76.70% dibanding variasi jumlah
stepped lainnya pada froud number yang sama.
63
5.2
Saran
Beberapa saran yang dapat dikemukakan berdasarkan penelitian ini adalah :
1. Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk mengikuti prosedur dengan
benar dan seksama agar hasil yang keluar memenuhi.
2. Untuk penelitian selanjutnya disarankan menggunakan laptop dengan intel
icore 5 keatas agar proses runningan dapat berjalan lancar.
3. Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk melakukan penelitian
menggunakan program yang lain selain dari program CFD.
64
DAFTAR PUSTAKA
Arwini, 2018. “Studi Pengaruh Perubahan Bentuk Lambung Kapal Feri Terhadap
Kecepatan Kapal”. Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik,
Universitas Hasanuddin. Makassar.
Budiarto, Galih (2011). Testing Position Step Hull at the National Corvette
Battleship the Size of 90 meters With CFD Analysis Approach.
Department Of Marine Engineering, Ocean Engineering Faculty,
ITS, Surabaya
Hakim, Pradipta Rahman & IKAP Utama, 2018.”Analisa Hambatan dan Pitching
Moment Equilibrium Pada Kapal Planing Jenis Monohull with
Transverse Step Pada Perairan Calm Water”. Teknik Perkapalan,
Fakultas
Teknologi
Kelautan,
Institut
Teknologi
Sepuluh
Nopember. Surabaya.
Harvald, A, 1988. “Tahanan dan Propulsi Kapal.” Airlangga University Press,
Surabaya.
Loni, Afshin, Parvis Ghadimi, Hashem Nowruzi, & Abbas Dashtimanesh, 2013.
“Developing a computer program for mathematical investigation of
stepped planing hull characteristics”. Department of Marine
Technology, Amirkabir University of Technology.
Marco, Agostino De, dkk. 2017.” Experimental and numerical hydrodynamic
analysis of a stepped planing hull”. Department of Industrial
Engineering, University of Napoli Federico II. Italy.
Matveev, Konstantin I, & Ghazi S Bari. 2015. “Effect of deadrise angles on
hydrodynamic performance of a stepped hull”. School of
Mechanical and Materials Engineering, Washington State
University. Pullman. USA.
Muhady, Trias.2020.” Studi Prediksi Tahanan Semi Planing Hull Bentuk Stepped
Dengan Aplikasi Autodesk Cfd”. DepartemenTeknik Perkapalan,
Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin. Makassar.
65
Muthahhar, Muhammad Syaufiy, 2020. “Studi Tahanan Kapal Cepat Berbentuk
Lambung Deadrise Angle Dan Variasi Bentuk Lambung Bertangga
Menggunakan Aplikasi Software”. DepartemenTeknik Perkapalan,
Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin. Makassar.
Molland, A. F., Turnock, S. R., & Hudson, D. A. (2017). “Ship Resistance And
Propulsion. Cambridge University Press”.
Pranatal, Erifive. 2020. “Pengaruh Sudut Deadrise Terhadap Tahanan Planning
Hull”. Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya. Surabaya.
Purwanto, Dedi Budi, Ridho Hantoro, Ketut Aria Pria Utama, .” Studi Prediksi
Tahanan Semi Planing Hull Bentuk Stepped Dengan Aplikasi
Autodesk Cfd”. Departemen Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik,
Universitas Hasanuddin. Makassar.
Rosmani, Muhammad, A, H., & Algan, M. (2013). “Prediksi Tahanan Kapal Cepat
Dolpin Dengan Metode Eksperimen”. Jurnal Teknik Universitas
Hasanuddin: Makassar.
Sandiary, dkk (2019). “Besarnya Hambatan Kapal Dengan Sudut Stephull Diatas
1800 Pada Kapal Cepat Planning Hull”.Program Studi Teknik
Perkapalan, Universitas Hang Tuah.
Savitsky, D., & others. (1964). “Hydrodynamic design of planning hulls”. Marine
Technology and SNAME News.
66
LAMPIRAN
67
Lampiran 1. Tabel Offset Lines Plan Kapal Penumpang cepat SS 44
3
Offset Table
4
5
6
7
8
9
10
0.4
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.4
0.2
-
0.7
45
0.9
06
1.2
67
0.7
86
1.1
97
1.4
07
0.8
06
1.1
51
1.5
95
0.8
11
1.2
69
1.5
28
0.8
11
1.2
69
1.5
28
0.8
11
1.2
69
1.5
28
0.8
11
1.1
39
1.5
72
0.7
68
0.9
26
1.2
85
0.4
4
0.5
04
0.7
68
-
1.2
05
1.4
13
1.4
25
1.7
82
1.7
17
1.9
23
1.8
38
1.9
81
1.9
87
1.9
45
1.9
87
1.9
45
1.9
87
1.9
45
1.8
1
1.9
4
1.4
38
1.7
88
0.8
31
1.0
95
-
1.6
2
1.8
72
1.8
29
1.9
8
1.9
31
2.0
62
2.0
33
2.0
84
1.9
39
1.9
1.9
76
2.0
9
2.0
34
2.1
77
2.1
2
2.2
63
2.2
06
2.2
5
1.9
82
2.0
96
2.0
39
2.1
62
2.1
24
2.2
67
2.2
1
2.2
52
1.9
82
2.0
96
2.0
39
2.1
62
2.1
24
2.2
67
2.2
1
2.2
52
1.9
82
2.0
96
2.0
39
2.1
62
2.1
24
2.2
67
2.2
1
2.2
52
1.9
47
2.0
62
2.0
06
2.0
53
2.1
99
2.1
44
2.2
9
2.2
37
1.8
38
1.8
24
1.9
87
2.0
49
2.0
12
2.1
75
2.0
37
2.2
2
1.2
59
1.5
23
1.6
18
1.6
05
1.7
91
1.8
77
1.9
64
2.0
5
-
1.9
48
2.0
96
2.0
45
2.1
93
2.1
41
2.1
89
1.9
52
2.0
67
2.0
13
2.1
58
2.1
03
2.1
48
2.2
93
2.2
38
84
89
38
5
52
52
52
51
44
59
W
L
Dra
ft
0
1
2
B
0
0.3
0.4
1
L
2
0.0
0.1
75
0.2
5
0.5
83
0.7
91
1.0
96
0.3
25
0.3
0.4
75
0.6
5
0.9
75
1.1
3
4
5
6
9
12
15
18
21
24
1.3
23
1.5
5
1.8
75
Dec
k
-
-
0.2
0.4
36
0.6
58
0.7
22
0.9
85
1.0
34
1.3
76
59
68
Lampiran 2. Statistik jumlah elemen mesh
2.1 Statistik mesh model kapal satu stepped V
Statistik mesh model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.123 m/s dengan
trim 2.190°
No
Nama
1
2
fluid
solide
Total
Jumlah
Nodes
Element
143980
522692
231711
1302247
375691
1824939
Statistik mesh model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.294 m/s dengan
trim 2.885°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
116780
425012
179886
1012333
296666
1437345
Statistik mesh model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.439 m/s dengan
trim 3.182°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
95989
357382
161598
895361
257587
1252743
Statistik mesh model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.653 m/s dengan
trim 3.551°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
91050
339314
155781
854680
246831
1193994
Statistik mesh model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.959 m/s dengan
trim 3.886°
no
nama
1
2
fluid
solide
total
jumlah
nodes
87259
172535
257715
element
325643
935866
1261509
Statistik mesh model kapal satu stepped V dengan kecepatan 3.279 m/s dengan
trim 4.127°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
133644
246127
379771
Element
487327
1407209
1894536
Statistik mesh model kapal satu stepped V dengan kecepatan 3.650m/s dengan
trim 4.371°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
114316
419962
194559
1099646
308875
1519608
Statistik mesh model kapal satu stepped V dengan kecepatan 4.167 m/s dengan
trim 4.634°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
111563
410576
209750
1188099
321313
1598675
70
2.2 Statistik mesh model kapal dua stepped V
Statistik mesh model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.169 m/s dengan
trim 2.241°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
84707
318413
141188
766421
225895
766421
Statistik mesh model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.294 m/s dengan
trim 2.610°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
84739
313918
137857
750728
222596
1064646
Statistik mesh model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.532 m/s dengan
trim 3.026°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
90796
337004
143832
786855
234628
1123859
Statistik mesh model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.762 m/s dengan
trim 3.364°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
96976
361200
160614
889951
257590
1251151
71
Statistik mesh model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.959 m/s dengan
trim 3.659°
No
Nama
1 fluid
2 solide
total
Jumlah
Nodes
Element
98404
366918
185583
1011706
283987
1378624
Statistik mesh model kapal dua stepped V dengan kecepatan 3.356 m/s dengan
trim 3.996°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
95261
353518
152665
849138
247926
1202656
Statistik mesh model kapal dua stepped V dengan kecepatan 3.546/s dengan trim
4.283°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
92804
161358
254162
Element
344899
890261
1235160
Statistik mesh model kapal dua stepped V dengan kecepatan 3.65 m/s dengan trim
4.396°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
93157
349586
163120
901413
256277
1250999
72
a. Statistik mesh model kapal tiga stepped V
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 2.132 m/s dengan
trim 2.194°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
74707
288414
122472
653710
197179
942124
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 2.247 m/s dengan
trim 2.277°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
78311
300989
125264
671874
203575
972863
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 2.632 m/s dengan
trim 2.471°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
96337
362372
144206
791011
240543
1153383
Statistik mesh model kapal tiga stepped U dengan kecepatan 2.882 m/s dengan
trim 2.693°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
101061
376563
149635
824128
250696
1200691
73
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 3.003 m/s dengan
trim 2.849°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
98510
363879
150831
836577
249341
1200456
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 3.367 m/s dengan
trim 3.229°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
98970
365551
149998
831145
248968
1196696
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 3.546 m/s dengan
trim 3.714°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
82078
306733
136276
754154
218354
1060887
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 3.623 m/s dengan
trim 4.042°
No
Nama
1
2
fluid
solide
total
Jumlah
Nodes
Element
88540
333101
170790
927360
259330
1260461
74
Lampiran 3. Gambar visualisasi velocity magnitude
3.1 Gambar visualisasi velocity magnitude pada model kapal satu stepped V
-
Kecepatan 2.29 m/s dengan trim 2.88°
-
Kecepatan 2.43 m/s dengan trim 3.18°
75
-
Kecepatan 2.65 m/s dengan trim 3.55°
-
Kecepatan 3.27 m/s dengan trim 4.13°
76
-
Kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.37°
Gambar visualisasi velocity magnitude pada model kapal dua stepped V
-
Kecepatan 2.294 m/s dengan trim 2.61°
77
-
Kecepatan 2.532 m/s dengan trim 3.026°
-
Kecepatan 2.762 m/s dengan trim 3.364°
78
-
Kecepatan 3.356 m/s dengan trim 3.996°
-
Kecepatan 3.546 m/s dengan trim 4.283°
79
Gambar visualisasi velocity magnitude pada model kapal tiga stepped V
-
Kecepatan 2.247 m/s dengan trim 2.277°
-
Kecepatan 2.632 m/s dengan trim 2.471°
80
-
Kecepatan 2.882 m/s dengan trim 2.693°
-
Kecepatan 3.367 m/s dengan trim 3.2294°
81
-
Kecepatan 3.546 m/s dengan trim 3.714°
82
Lampiran 4. Gambar visualisasi static pressure
Gambar visualisasi static pressure pada model kapal satu stepped V
-
Kecepatan 2.29 m/s dengan trim 2.88°
-
Kecepatan 2.43 m/s dengan trim 3.18°
-
Kecepatan 2.65 m/s dengan trim 3.55°
83
-
Kecepatan 3.27 m/s dengan trim 4.13°
-
Kecepatan 3.65 m/s dengan trim 4.37°
Gambar visualisasi static pressure pada model kapal dua stepped V
84
-
Kecepatan 2.294 m/s dengan trim 2.61°
-
Kecepatan 2.532 m/s dengan trim 3.026°
-
Kecepatan 2.762 m/s dengan trim 3.364°
-
Kecepatan 3.356 m/s dengan trim 3.996°
85
-
Kecepatan 3.546 m/s dengan trim 4.283°
Gambar visualisasi static pressure pada model kapal tiga stepped V
-
Kecepatan 2.247 m/s dengan trim 2.277°
-
Kecepatan 2.632 m/s dengan trim 2.471°
86
-
Kecepatan 2.882 m/s dengan trim 2.693°
-
Kecepatan 3.367 m/s dengan trim 3.2294°
-
Kecepatan 3.546 m/s dengan trim 3.714°
87
Lampiran 5. Hasil perhitungan wall calculator tahanan model kapal
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.123 m/s
dengan trim 2.190°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
4216.04
-2.77082
-0.00693595
-9.10128
172.2
2241.15
2248.08
cm^2
Newton
Newton
Newton
175.273
176.336
176.284
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.294 m/s
dengan trim 2.885°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
3423.44
-3.28543
-0.0160457
-12.6586
176.806
2249.15
2250.96
cm^2
Newton
Newton
Newton
175.162
174.829
176.849
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.439 m/s
dengan trim 3.182°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
2710.3
-3.82181
-0.0307444
-8.96789
176.759
cm^2
Newton
Newton
Newton
175.331
cm
88
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2262.26
2244.73
174.276
176.838
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.653 m/s
dengan trim 3.551°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2508.94
-4.75662
-0.0711143
-9.96408
176.708
2253.69
2243.9
cm^2
Newton
Newton
Newton
175.278
174.567
176.722
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V dengan kecepatan 2.959 m/s
dengan trim 3.886°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2370.17
-7.04269
-0.0287752
-12.1937
176.73
2236.18
2243.32
cm^2
Newton
Newton
Newton
175.237
174.72
176.778
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V dengan kecepatan 3.279 m/s
dengan trim 4.127°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
3871.61
-11.8446
-0.00991608
-30.9281
cm^2
Newton
Newton
Newton
89
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
176.841
2226.79
2242.42
174.574
172.205
176.876
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V dengan kecepatan 3.650 m/s
dengan trim 4.371°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
3206.75
-16.602
-0.0749534
-26.1828
176.846
2268.06
2239.74
cm^2
Newton
Newton
Newton
174.766
172.82
176.884
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal satu stepped V dengan kecepatan 4.167 m/s
dengan trim 4.634°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
3144.7
-17.0551
-0.0727277
-41.6227
176.802
2247.57
2242.22
cm^2
Newton
Newton
Newton
174.773
173.114
176.847
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.169 m/s
dengan trim 2.241°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
2324.49
-1.60282
cm^2
Newton
90
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
-0.0226239
-3.00123
-16.0065
-977.727
-999.272
Newton
Newton
-0.590642
-0.93898
-15.934
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.294 m/s
dengan trim 2.610°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2367.02
-2.18738
-0.085641
-3.81874
-15.9925
-988.409
-1002.11
cm^2
Newton
Newton
Newton
174.044
-1.03894
-15.967
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.532 m/s
dengan trim 3.026°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2558.57
-3.70217
-0.0102451
-6.17114
-15.9855
-1036.25
-1003.49
cm^2
Newton
Newton
Newton
-0.807799
-0.55955
-15.9637
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.762 m/s
dengan trim 3.364°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
2710.93
-5.53745
-0.0392545
cm^2
Newton
Newton
91
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
-9.00905
-16.0175
-974.621
-1003.81
Newton
-0.923512
-1.50264
-15.9105
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V dengan kecepatan 2.959 m/s
dengan trim 3.659°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2730.97
-6.83031
-0.0378142
-10.9171
-15.9486
-986.139
-1005.52
cm^2
Newton
Newton
Newton
-0.972394
-2.5098
-15.9245
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V dengan kecepatan 3.356 m/s
dengan trim 3.996°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2714.38
-10.1468
-0.0973559
-14.4374
-16.0251
-978.727
-1007.23
cm^2
Newton
Newton
Newton
-1.06947
-1.59255
-15.9991
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V dengan kecepatan 3.546 m/s
dengan trim 4.283°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
2598.63
-12.0195
-0.0850525
cm^2
Newton
Newton
92
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
-16.2783
-15.9635
-983.026
-1008.3
Newton
-1.11097
-1.64565
-15.9355
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal dua stepped V dengan kecepatan 3.65 m/s
dengan trim 4.466°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2565.29
-12.1486
-0.127617
-17.4076
-15.9758
-960.473
-1009.75
cm^2
Newton
Newton
Newton
-1.09908
-1.18065
-15.9248
cm
cm
cm
Wall calculator tahanan model kapal tiga stepped V
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 2.132 m/s dengan
trim 2.194°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
1865.69
-1.17587
-0.03502
-1.62997
-14.2548
-953.849
-1004.27
cm^2
Newton
Newton
Newton
-0.43073
-0.79056
-14.4474
cm
cm
cm
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 2.247 m/s dengan
trim 2.277°
Summary
------------------93
Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
1998.57
-1.65583
-0.04917
-2.27762
-12.9698
-950.237
-1001.63
cm^2
Newton
Newton
Newton
-0.49523
-0.82179
-12.9264
cm
cm
cm
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 2.632 m/s dengan
trim 2.471°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2624.26
cm^2
-3.21126
Newton
-0.043518
Newton
-4.8151
Newton
-11.9294 -0.648744
-958.29
-1.10004
-1003.3
-11.898
cm
cm
cm
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 2.882 m/s dengan
trim 2.693°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2823.68
cm^2
-4.40775
Newton
-0.024384 Newton
-6.81999
Newton
-13.5632 -0.725289
-918.34 -0.618318
-1007.22 -13.5284
cm
cm
cm
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 3.003 m/s dengan
trim 2.849°
Summary
------------------94
Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2813.58
-5.57
-0.099079
-8.28219
-12.0085
-969.491
-1006.55
cm^2
Newton
Newton
Newton
-0.787966
-1.02216
-11.9426
cm
cm
cm
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 3.367 m/s dengan
trim 3.229°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2822.77
cm^2
-8.38292
Newton
-0.071599
Newton
-12.1359
Newton
-14.1662 -0.887742
-958.321 -1.02272
-1007.75 -14.1415
cm
cm
cm
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 3.546 m/s dengan
trim 3.714°
Summary
------------------Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2307.24
-9.1968
-0.079715
-12.9817
-12.4392
-962.23
-1006.67
cm^2
Newton
Newton
Newton
-0.921577
-0.77272
-12.3733
cm
cm
cm
Statistik mesh model kapal tiga stepped V dengan kecepatan 3.623 m/s dengan
trim 4.042°
Summary
------------------95
Total area
TOTAL FX
TOTAL FY
TOTAL FZ
Center of Force about X-Axis (Y-Z)
Center of Force about Y-Axis (X-Z)
Center of Force about Z-Axis (X-Y)
2344.44
-9.30218
-0.05251
-16.6592
-12.4024
-974.668
-1006.88
cm^2
Newton
Newton
Newton
-0.93150
-1.46582
-12.4018
cm
cm
cm
Lampiran 6. Penentuan Skala Model
Penentuan Skala dilakukan untuk menghindari terjadinya ombak pada dinding
tangki atau yang di sebut blockage effect dimana ukuran model harus disesuaikan
dengan ukuran tangki serta tinggi air dalam tangki dengan sarat model. Menurut
harvald, penentuan lebar model (Bm) adalah sebagai berikut :
Bm<1/10 B Tangki
Diketahui
B tangki
= 3.54 m
= (1/10) x 3.54
= 0.354 m
Maka lebar model yang digunakan supaya tidak menimbulkan blockage effect dan
dapat digunakan untuk pengujian model di towing tank yaitu:
Bm<0.354
Berdasarkan perhitungan dari persamaan diatas , maka penentuan skala model kapal
dapat ditentukan melalui table berikut:
96
Bs (m)
Skala
Bm(m)
4.5
1:10
0.45
4.5
1:15
0.30
4.5
1:20
0.23
4.5
1:25
0.18
Dari table diatas ukuran lebar model kapal maksimal yang memenuhi Kriteria yaitu
0,30 m sehingga skala yang dignakan untuk ukuran model kapal yaitu 1 :
97
98