desain rencana garis kapal

8/20/2019 Desain Rencana Garis Kapal

1/27

GagukSuhardjito

DesainRencana

garis


2/27

……….1

GGeeoommeettrr ii KKaappaall

Sisi luar lambung kapal berbentuk lengkung pada beberapa kasus terdapattekukan, penggambaran lambung kapal pada sebidang kertas gambar dinamakanrencana garis ( lines plan/ship’s lines/lines ), bentuk lambung kapal secara umumharus mengikuti kebutuhan daya apung, stabilitas, kecepatan, kekuatan mesin,olah gerak dan yang penting adalah kapal bisa dibangun.

Gambar Rencana garis ( lines plan ) terdiri dari

proyeksi ortographis/siku-siku dariinterseksi/perpotongan antarapermukaan/surface lambung kapal dan tiga setbidang yang saling tegak lurus.

Rencana sheer/Profil/Sheer plan menunjukkaninterseksi/perpotongan antarapermukaan/surface lambung kapal denganbidang tengah/centreplane – sebuah bidang

vertical pada garis tengah / centreline kapal – dan bidang tegak/buttockplane yangsejajar dengannya (centreplane), Interseksi dengan bidang tengah akanmenghasilkan profil haluan/bow dan buritan/stern.

Rencana sheer/Sheer plan untuk kapal komersial digambar dengan meletakkanhaluan kapal/bow section pada sisi kanan.


3/27

Rencana garis air/Half breadth/Waterlines plan menunjukkan interseksipermukaan lambung kapal dengan bidang yang sejajar bidang dasar/baseplanehorizontal, bidang dasar/baseplane adalah bidang horizontal yang melalui garisdasar/baseline.

Interseksi dengan bidang-bidang tersebut akan menghasilkan Rencana garisair/Waterlines plan.

Body plan menunjukkan bentuk dari station/section yang merupakan interseksiantara permukaan lambung kapal dengan bidang yang tegak lurus denganbidang tegak/buttockplane dan bidang garis air/waterline plane.

Pada umumnya penggambaran body plan dibagi 2 sisi kiri dan sisi kanan, sisi kiriuntuk setengah bagian belakang dan sisi kanan untuk setengah bagian depan.

Permukaan lambung kapal yang dimaksud diatas adalah permukaan

molded/molded surface adalah permukaan yang dibentuk oleh sisi luar gadingkapal atau sisi dalam kulit, hal ini berlaku untuk kapal baja, kapal aluminium dankapal kayu untuk kapal fibreglass/FRP permukaan molded dibentuk oleh sisi luarkulit (lambung kapal).

Kapal kayu mempunyai 2 buah Rencana garis, Rencana garis sisi dalam kulit

(inside planking) dan sisi luar kulit (outside planking), rencana garis sisi dalam kulitdigunakan untuk membentuk gading dan bagian konstruksi lainnya sedangkanrencana garis sisi luar kulit digunakan untuk menghitung hydrostatic, stabilitas dantahanan kapal, hal tersebut karena kulit kapal kayu lebih tebal dibanding kulit bajasedang ukuran kapal kayu lebih kecil dibanding kapal baja, sehingga tebal kulittidak bisa diabaikan dalam perhitungan hydrostatic, stabilitas dan tahanan hal iniberbeda dengan kapal baja.Jumlah station/section pada umumnya 21 buah, antara garis tegak depan dangaris tegak belakang dibagi 20 interval, indentifikasi station dimulai dari AP(station nomor nol ) hingga FP ( station nomor 20 ).

Naval arsitektur ( Bangunan kapal ) memiliki terminologi tersendiri yang berupasimbol atau singkatan kata.

AP After Perpendicular/garis tegak buritan adalah garis tegak yang terletak padasisi belakang sterpost atau bila tidak ada sternpost, FP terletak pada sumbu poroskemudi.


4/27

FP Forward Perpendicular/garis tegak haluan adalah garis tegak vertikal yangmelalui interseksi antara garis air muat/garis air perencanaan /DWL dan sisi dalamlinggi haluan

LBP Panjang antara garis tegak / Length between perpendicular adalah jarakhorizontal antara AP dan FP

LWL Panjang garis air/ Length of water lines adalah jarak horisontal antara FPdan interseksi antara sisi dalam linggi buritan dan garis air muat/garis airperencanaan /DWL

LOA Panjang keseluruhan/ Length overall adalah panjang kapal yang diukur dariujung haluan dan ujung buritan pada sisi dalam kulit

Amidship Tengah kapal adalah titik tengah antara garis tegak haluan/FP dangaris tegak buritan/AP

Midship section adalah station/section pada tengah kapal/Amidship

Bmld Lebar kapal/Breadth molded adalah lebar kapal molded yang diukur padatengah kapal pada sisi luar gading/ sisi dalam kulit

Dmld Tinggi molded/Depth moldedadalah jarak vertikal pada amidship yangdiukur dari sisi atas Lunas/keel ke sisibawah pelat geladak pada tepi kapal

Tmld Sarat molded/Draft molded adalah jarak vertical yang diukur dari sisi atasLunas/keel ke Garis air/WL

T Sarat/Draft adalah jarak vertical yangdiukur dari sisi bawah Lunas/keel ke Garis air/WL

Keel Point Titik lunas adalah titik yang terletak pada tengah kapal/amidship,pada Garis tengah/Centreline dan sisi atas Lunas/keel

Molded Base Line adalah garis horizontal yang melalui keel point, garis inidigunakan sebagai garis referensi perhitungan hidrostatik

Sheer adalah kelengkungan horizontal geladak kapal, diukur dari perbedaantinggi berbagai posisi dan tinggi pada tengah kapal, pada umumnya sheer bagiandepan lebih tinggi dibanding bagian belakang, desain kapal modern pada saat inibanyak kapal yang tidak memiliki sheer


5/27

Camber Kelengkungan transversal geladak kapal, diukur dari perbedaanantara tinggi bagian tengah kapal dan tinggi pada sisi kapal

Rise of Floor adalah kemiringan pelat dasar kapal diukur secara transversal

pada amidship dan Bmld

Tumble home lengkungan kedalam pada sisi tengah kapal

Centreline plane/Middle line plane, bidang tengah adalah bidang verticalpada garis tengah/ centreline yang membagi kapal secara simetri

Water planes bidang garis air adalah bidang yang dibatasi oleh garis air

Freeboard lambung bebas adalah jarak vertikal antara garis air yang diijinkandan sisi atas geladak pada tepi geladak tengah kapal

Freeboard mark/Load line mark/PlimsolMark merkah garis muat adalah marka/tandayang harus dipasang pada lambung kapalkomersial pada tengah kapal dikedua sisi,marka ini menunjukkan sarat maksimum yang

diijinkan untuk wilayah perairan dan musimtertentu,

Marka S untuk SummerW untuk WinterT untuk TropicalWNA untuk Winter North AtlanticTF untuk Tropical Fresh Water

PMB Parallel Middle Body adalah panjang dimana station/section memiliki luasdan bentuk yang sama

Fore body bagianlambung kapal yangtercelup air didepanamidship

After body bagianlambung kapal yangtercelup air dibelakangamidship


6/27

Entrance body bagian lambung kapal yang tercelup didepan PMB

Run body bagian lambung kapal yang tercelup air dibelakang PMB


7/27

DDeessaaiinn LLaammbbuunngg :: CCSSAA

Desain lambung pada umumnya dilakukan dengan menganggap kapal beradadiperairan tenang dan bentuk lambung kapal akan sangat mempengaruhikarakteristik sbb:

· Penambahan Tahanan pd saat berlayar

· Kemampuan manuver kapal

· Roll dumping, ketahanan thd olengan kapal

· Kemampuan bergerak di tengah gelombang

· Kemampuan menahan hempasan gelombang

· Volume dibawah geladak

Desain lambung bisa mulai dilakukan setelah ukuran utama kapal < LBP, Bmld,Tmld, Dmld & CB> didapatkan, hal penting dari desain garis adalah FroudeNumber (Fn), kerampingan kapal (slenderness) merupakan fungsi dari Fn, nilai Fnyang besar akan mengakibatkan bentuk lambung kapal yang lebih ramping.Passanger Liner (kapal penumpang) memiliki harga Fn yang lebih besar dibandingGeneral Cargo (Kapal Barang)

Slow Speed Cargo Cargo Liner Fruit Ships Destroyer

Fn 0,15-0,18 0,21 0,24 >0,45

CB 0,80 0,70 0,65 0,46-0,54

CP 0,809-0,805 0,715 0,664 0,56-0,64

Lindblad(1961) & Todd (1945)

Perhatian khusus dalam hal desain lambung harus diberikan pada :

· Bentuk dari Sectional Area Curve (CSA) yang merupakan distribusi luaspenampang kesepanjang lambung kapal .

· Bentuk tengah Kapal (Midship Section)

· Bentuk station haluan, linggi haluan dan garis air haluan

· Bentuk station buritan, linggi buritan dan garis air buritan

· Parameter bentuk lambung


8/27

Bentuk CSA menunjukkan kelangsingan kapal, berbagai contoh bentuk CSA

CSA tanker memiliki PMB yang lebih panjang dibanding Container

Desain Sectional Area Curve (CSA) dilakukan dengan bantuan diagramScheltema De Heere , Diagram NSP, Form Data, Diagram Hamlin dan ataudengan teknik trial and error, hal penting dari desain CSA adalah konsistensiDesplasemen dan LCB.

Froude Number yang merupakan konstanta non dimensi bisa dihitung denganRumus :

Fn = V/( g.L )0,5

Penentuan Koefisien Prismatik dilakukan dengan berbagai cara, salah satunyadengan bantuan diagram Design lanes for prismatic coefficient and displasement-length ratio ( Saunders, 1957) dengan cara memplot nilai Fn pada diagram untukkemudian harga CP bisa ditentukan.


9/27

Desain CSA dengan bantuan diagram Hamlin mengikuti alur dibawah ini :

Froude Number

Koefisien Prismatik(CP)

LCB

CPaft

CPfore

CB, CWP, CM

Sectional Area Curve (CSA)

Main Dimension


10/27

Penentuan LCB bisa dilakukan dengan berbagai rumus pendekatan diantaranya

LCB/L = (8,80 - 38,9 Fn)/100

LCB/L = - 0,135 + 0,194 CP untuk Kapal Tanker dan Curah

Begitu juga dengan harga CM, CWP dan CB

Fn = 0,595 ( 1,05 – CB) Van Lammeren 1948

CWP = 0,18 + 0,86 CP Series 60

CM = CB/CP Series 60

Desain CSA bisa juga menggunakan diagram De Heere


11/27

Setelah CSA berhasil didesain dengan pengecekan terhadap konsistensiDisplasemen dan LCB , dari diagram tersebut ditentukan panjang/posisi :PMB aft, PMB fore, Run Body & Entrance Body


12/27

R

r

R

R

DDeessaaiinn LLaammbbuunngg :: MMiiddsshhiippSSeeccttiioonn

HHaammppiirr sseemmuuaa kkaappaall bbaarr aanngg //CCaarr ggoo sshhiipp ddiiddeessaaiinn ddeennggaann ddaassaarr ddaattaarr //ff llaatt bboottttoomm

ppaaddaa bbaaggiiaann tteennggaahh kkaappaall,, rr iissee ooff ff lloooorr mmaassiihh bbaannyyaakk ddii j juummppaaii ppaaddaa kkaappaall ddeennggaann

CCMM


13/27

DDeessaaiinn LLaammbbuunngg :: LLiinnggggii

Berbagai bentuk haluan kapal

Bagian depan kapal/ Bow dapat dibedakan dari bentuknya : Bentuk standar(bulbless), Bentuk bulbous bow dan Bentuk khusus misalnya bow untuk lPemecah es/ ice breaker.

Tiga hal penting bentuk bow adalah Bentuk linggi depan ( stem profile ), BentukStation depan ( fore section shape ) dan Bentuk LWL ( Load Water Line ).


14/27

Bentuk linggi depan/ stem profile

Pada mula kapal memiliki bentuk linggi depan vertikal hingga kapal memilikibentuk linggi depan seperti saat ini yang memiliki kemiringan/ rake baik diatas

maupun dibawah garis air.

Bentuk Station/section haluan

Station/section bagian depan haluan kapal memiliki bentuk U atau V.

Bentuk Station V, memiliki kelebihan-kelebihan sebagaiberikut ;

- Volume deck yang lebih besar- Area Deck/Fore castle deck yang lebih luas- WPA yang lebih luas sehingga momen inertianya

lebih besar, VCB lebih tinggi, sehingga stabilitaskapal menjadi lebih baik

- WSA yang lebih kecil, volume baja kapal menjadilebih kecil

- Bentuk kurvature lebih sederhana, mengurangibiaya produksi

Masalah pada bentuk Station V,- Memiliki tahanan gelombang yang lebih besar, meski tahanan geseknya

menjadi lebih kecil tahanan total yang terjadi menjadi lebih besardibanding bentuk U untuk 0,18 < Fn < 0,25

- Bentuk V pada station haluan hanya memiliki tahanan yang baik padaFn < 0,18 atau Fn > 0,225 untuk Normal cargo, pada kapal dengan B/T> 0,35 memiliki range yang lebih lebar


15/27

Bentuk DWL haluan

Bentuk DWL haluan, ditentukan oleh sudut masuknya ( half angle of entry ) / iE

CP 0,55 0,60 0,75 0,70 0,75 0,80 0,85iE 8 o 9 o 9-10 o 10-14 o 21-23 o 33 o 37 o

Ujung depan DWL diusahakan memiliki radius sekecil mungkin untuk memberiefek hidrodinamik yang lebih baik, round bar bisa digunakan pada ujung /linggidepan, radius minimum yang memungkinkan adalah sebesar ( 3 x 4 ) x tebal plat,radius pada geladak cuaca adalah

Rdeck = 0,08 B/2 untuk CP 0,8 dan L/B rendah yang pada umumnyakapal tersebut adalah Tanker atau Bulker.

Berbagai bentuk buritan kapal


16/27

Desain buritan kapal meliputi Linggi Buritan, Bentuk Station Buritan dan Propellerclearance.

Buritan kapal niaga pada umumnya dibedakan 2 bentuk, bentuk elips (merchant)

dan bentuk transom, bentuk transom memiliki keuntungan antara lain; Poop deckyang lebih lebar, Kelengkungan buritan yang lebih sederhana, Luas pelat yanglebih sedikit sehingga biaya produksinya pun lebih rendah.Berbagai bentuk transom

Stern section/ station buritan kapal yang tercelup air sesuai bentuknya dibedakanmenjadi

1. Bentuk U2. Bentuk V3. Bentuk Stern bulb

Masing-masing bentuk memiliki efektahanan yang berbeda , bentuk V memiliki

tahanan yang rendah, bentuk U memilikitahanan yang lebih besar dan bentuk Sternbulb memiliki tahanan yang paling besar.

Disisi lain bentuk V menghasilkan Nonuniform wake distribution yang tidakmenguntungkan bagi kerja propellersedangkan bentuk U dan Stern bulbmenghasilkan Uniform wake distribution.


17/27

Propeller clearance berpengaruh terhadap :

1. Kebutuhan daya mesin

2. Getaran3. Diameter propeller dan putaran optimum propeller4. Fluktuasi pada torsi


18/27

DDeessaaiinn SShhaappee CCoonnttrr ooll

Shape control berfungsi sebagi outline bentuk lambung kapal, shape control jugamerupakan bagian proses kreative seorang desainer untuk menghasilkan desainkapal yang diinginkan.

Bentuk-bentuk khusus pada lambung kapal didesain terlebih dulu pada shapecontrol, misal bentuk tekukan lambung, geladak yang lebih luas, bentuk transomdsbnya.

Langkah-langkah desain shape control lihat appendiks


19/27

DDeessaaiinn SSttaattiioonn / /BBooddyy PPllaann

Desain station dibuat berdasarkan Grafik CSA dan Shape control, grafik CSAmemberikan informasi besarnya luas penampang melintang pada station tertentusedang shape control memberikan informasi batas-batas /Boundary/Titik singgungstation tertentu.


20/27

LLaannggkkaahh--llaannggkkaahh DDeessaaiinn RReennccaannaa GGaarr iiss

Sebuah contoh …..

· Step 1 : Penentuan Ukuran Utama Kapal

Ukuran Utama Kapal :

Jenis Kapal : KontainerLBP : 80 mBmld : 11,40 mDmld : 6,10 m

Tmld : 4,75 mVs : 12 knots

· Step 2 : Perhitungan Froude Number (Fn)

Fn = V / (g.LBP)1/2 V Kecepatan Kapal (m/s)g Gravitasi (9,8 m/s

2)

1 knots = 0,5144 m/s

Fn = (12 * 0,5144) / (9,8 * 80) 1/2 = 6,172 / 28

Fn = 0,220

· Step 3 : Perhitungan CB, CM,CWP, CP & LCB

Menurut Jensen 1994,

CB = - 4,22 + 27,8 (Fn) 1/2 – 39,1 Fn + 46,6 Fn3 untuk 0,15


21/27

CWP = ( 1 + 2 CB ) / 3

CWP = ( 1 + 2 0,71 ) / 3

CWP = 0,86

CP = CB / CM

CP = 0,71 / 0,987

CP = 0,7193

Menurut Jensen 1994,

LCB / LBP = ( 8,80 – 38,9 Fn ) / 100

LCB / LBP = - 0,135 + 0,194 * CP untuk tanker / Bulker

LCB / LBP = ( 8,80 – 38,9 * 0,220 ) / 100

LCB / LBP = 0,00242

LCB = 0,00242 * 80

LCB = + 0,193 m

LCB = + 0,242 % LBP


22/27

· Step 4 : Penentuan CPA & CPF

Coefficient Prismatic Aft (CPA) dan Coefficient Prismatik Fore (CPF) bisaditentukan dengan memplot harga LCB dan harga CP pada diagram hamlin .

Hasil plottingnampaksbb;Daridiagramterbaca

CPA =0,715

CPF = 0,725


23/27

· Step 5 : Penentuan Luas Masing-masing Station

Dengan bantuan diagram Hamlin , masing-masing luas station bisa ditentukannilainya, dengan cara memplot harga CPA dan CPF pada diagram, seperti

nampak dibawah ini

Plotting pada diagram ini akan menghasilkan luas masing-masing station,

Perhatian !!!!!!! Penomoran station pada diagram diatas tidak sama denganpenomoran station pada umumnya sehingga perlu penyesuaian, misalnyaStation 5 pada diagram sama dengan station 15 pada umumnya, Station 18sama dengan station 2 dstnya.


24/27

Tabel Luas Station

No. Stationpada Diagram

No. Stationpada Gambar

Luas Station /Luas Midship

Luas Station

- A- B

20 AP

19,5 0,5

19 1

18,5 1,5

18 217 3

16 4

15 5

14 6

13 712 8

11 9

10 10

9 118 12

7 13

6 14

5 15

4 163 17

2 18

1,5 18,51 19

0,5 19,5

0 20

Station A dan station B adalah station cant part, nilainya terbaca pada diagramcsa


25/27

LBP

Length of Run Body Paralel Middle Body Length of Entance Body

A midshipB.T

LWL AP FP

A B

· Step 6 : Penggambaran CSA

CSA bisa digambar dengan cara memplot besarnya luas station sebagai absisdan panjang kapal sebagai ordinat, akurasi CSA akan lebih baik bila

menggunakan kertas milimeter, hasil plot akan menghasilkan CSA ( Curves ofSectional Area ), perlu proses fairing untuk penggambaran CSA sekaligus untukmengoreksi deviasi pembacaan diagram.

Setelah fairing selesai dilakukan sehingga menghasilkan kurva CSA yang fair,kemudian CSA diperiksa akurasinya dengan cara membaca ulang area stationuntuk kemudian dimasukkan ke tabel perhitungan Displasemen dan LCB,


26/27

Perhitungan Displasemen dan LCB bisa menggunakan tabel dibawah ini

No. Stationpada Gambar

LuasStation A

FaktorSimpson (FS)

FaktorMomen (FM)

HasilA * FS

HasilA * FM

A 1 * x - (10 + 2 x)B 4 * x - ( 10 + x )

AP ( x + 0,5 ) - 10

0,5 2 - 9,5

1 1 - 9

1,5 2 - 8,52 1,5 - 8

3 4 - 7

4 2 - 6

5 4 - 5

6 2 - 47 4 - 3

8 2 - 29 4 - 1

10 2 0

11 4 112 2 2

13 4 314 2 4

15 4 5

16 2 6

17 4 718 1,5 8

18,5 2 8,5

19 1 9

19,5 2 9,5

20 0,5 10Σ 1 Σ 2

x = [( LWL + LBP ) / 2] / h h = LBP / 20

Volume Displasemen = 1/3 * h * Σ1

( m3 )

LCB = Σ 2 / Σ 1 * h ( m )

Pemeriksaan akurasi

( Displ target –Displ perhitungan ) / Displ target x 100 % < 0,5 %

( LCB target – LCB perhitungan ) / LBP < 0,2


27/27

· Step 7 : Shape Control/Desain Parameter Bentuk Lambung Lihat appendix

· Step 8 : Desain Station

Station didesain berdasarkan data CSA dan Parameter lambung , Kurva CSA

memberikan besarnya luas station, Parameter lambung memberikan informasitentang bondary condition pada masing-masing station.

Berbagai contoh body plan

desain rencana garis kapal

Documents