DINAMIKA KAPALIstilah-istilah penting dalam dinamika kapal :

– Seakeeping

Unjuk kerja kapal pada saat beroperasi di laut

– Manouveribility

Kemampuan kapal untuk mempertahankan posisinya dibawah kendali operator kapal

– Seaworthiness

Kemampuan kapal untuk tetap selamat dalam operasionalnya di laut

– Seakindliness

Respon kapal terhadap kondisi operasional di laut

– Deck wetness

Air naik keatas geladak kapal, sehingga geladak menjadi basah.

– Wave Spectrum

Spektrum gelombang yang merepresentasikan kondisi gelombang pada lautan terbuka

DINAMIKA KAPAL

MATERI PERKULIAHAN

– SEA KEEPING

Kemampuan unjuk kerja kapal dalam menghadapi

gangguan-gangguan disaat beroperasi di laut

GERAKAN HEAVING

GERAKAN PITCHING

GERAKAN ROLLING

– MANEUVERABILITY

Kemampuan kapal untuk mempertahankan posisinya

dibawah kendali operator kapal

DINAMIKA KAPAL

PENDAHULUAN

Macam-macam gerakan kapal

Dalam memperoleh perlakuan dari gelombang

kapal mengalami 2 jenis gerakan yaitu:

1. Gerakan rotasi, gerak ini merupakan gerak

putaran meliputi:– rolling

– pitching

– yawing

2. Gerakan translasi (linear), gerak ini

merupakan gerak lurus beraturan sesuai

dengan sumbunya meliputi:– surging

– swaying

– heaving

Dalam kajian olah gerak kapal, gerakan yang

ditinjau adalah gerakan yang hanya mampu

direspon oleh kapal, yaitu :

– rolling,

– heaving,

– pitching.

Respon dari gerakan kapal ini meliputi:

Added mass inertial force adalah pertambahan massa pada kapal untuk kembali pada posisi semula.

Damping force adalah gaya peredam yang berlawanan arah dengan arah gerak kapal yang menghasilkan pengurangan amplitude gerakan kapal secara berangsur- angsur.

Restoring force adalah gaya untuk mengembalikan kapal ke posisi semula (equilibrium position). Gaya ini merupakan gaya buoyancy tambahan.

Exciting force adalah gaya eksternal yang bekerja pada kapal. Exciting force berasal dari hasil integrasi gaya apung tambahan dan gelombang sepanjang kapal.

GERAKAN HEAVINGMerupakan gerak linear (naik - turun) kapal pada arah

sumbu z.Ketika kapal dipaksa bergerak ke dalam air dari posisi

keseimbangannya maka akan melepaskan daya apungnya, jika gaya

apungnya lebih besar dari bebannya maka kapal akan bergerak tegak

lurus untuk mencapai titik keseimbangan awal (normal).

Penambahan massa pada kapal untuk kembali pada posisi semula disebut

added mass dengan koefisien pembalik.

Komponen pada perhitungan heaving :

w

wL

g

2

cosug

w

we

Added Mass Inertia Force

= frekuensi gelombang

= frekuensi yang berlawanan arah untuk menambahah

massa agar kapal kembali ke posisi semula

Dumping Force :

t

bd

dbF 2

- b = koefisien damping untuk heaving.

Koefisien damping secara normal tergantung pada faktor

berikut ini :

Jenis gerakan oksilasi

Pertemuan frekuensi oksilasi

Bentuk kapal

Restoring Force

Restoring force untuk gerakan heaving adalah gaya apung tambahan yang

memberikan gaya pada badan kapal untuk kembali pada posisi semula,

pada saat kapal berada pada sarat.

ZgAcz wp

dimana : Awp = luas bidang air

Z = Additional innersia pada kapal .

Exciting Force :

Gaya yang dipengaruhi oleh gelombang (hagging-sagging) disebut

exciting force

Exciting force untuk gerakan heaving dipengaruhi oleh gelombang,

sehingga exciting force pada sebuah penampang memanjang kapal

adalah :

Fe = dxgy2Fe maksimum jika Sudut datang gelombang = 90 atau 270 derajat

Fe = ghaAwp2

dimana : ha = (amplitude gelombang laut),

Awp = (luas bidang air)

Periode Heaving (TH)

TH = 2 (d x Cb/Cw)0.5 (detik)

d = Sarat Kapal

Cb = Koeff. Blok

Cw = Koeff. Garis Air

Gerakan Pitching

Gerakan bersudut sesuai dengan sumbu Y (sumbu y

sebagai sumbu putar) berupa anggukan by the bow-by

the stern

Empat momen yang berpengaruh pada saat

gerakan pitching adalah :

– Added mass inertial moment

– Damping moment

– Exciting moment

– Restoring moment

Persamaan gerakan pitching dapat ditulis :

inertial moment =

a : adalah momen inertia yang sebenarnya

:adalah percepatan sudut dari gerakan picthing

tMcdt

db

dt

da e

cos02

2

2

2

dt

da

2

2

dt

d

Damping Moment

Damping moment coefficient (b) dapat diperoleh dari potongan pada tiap-tiap station yang sudah ditentukan,dan kemudian diintegrasikan pada keseluruhan panjang kapal

Dimana damping moment adalah

b = damping moment coefficient

= kecepatan sudut

dt

db

dt

d

Exciting Moment

Exciting moment Dalam kaitan dengan

ketidakseimbangan momen yang

disebabkan oleh ombak pada tengah kapal.

Gerakan anggukan atau naik turun kapal

dapat dikurangi dengan distribusi tekanan

hidrostatik.

Exciting Moment adalah :

tM ecos0

Restoring moment

Restoring moment dianggap sebagai cara

linear dalam penentuan sudut dari pitching

dimana c adalah restoring moment coefficient,

dan adalah dispalcement bersudut di dalam

picthing

c

Gerakan Heaving-Pitching dipengaruhi oleh :

– Tinggi Gelombang

– Bentuk Badan Kapal

– Muatan Kapal

– Kecepatan Kapal

Periode Pitching

C = kontanta (0.009-0.01)

Periode Pitching dipengaruhi oleh:

- Type kapal

- Displacement kapal

- Panjang kapal

g

L

LC

L

Tp.

01.03

Gerakan Rolling

Persamaan Gerakan Rolling

adalah momen internal massa

sesungguhnya yang

dipergunakan untuk rolling

adalah respon dari damping

moment

adalah kecepatan sudut

adalah Damping momen koefisien

tMcdt

db

dt

da e

cos02

2

)/( 22 dtda

)/( dtdb

)/( dtd

c

Damping force untuk rolling

Damping force yang bekerja selama gerakan rolling

berlangsung sangat dipengaruhi oleh beberapa

kombinasi dari beberapa faktor antara lain :

– pembentukan gelombang

– pergeseran air yang terjadi pada permukaan atau yang

terjadi pada pusaran air (eddy making)

– adanya konstruksi tambahan seperti bilge keels, skeg ,

atau konstruksi sejenis lainya

– tahanan angin yang terjadi pada kapal

– energi yang hilang selama gerakan rolling

– tegangan permukaan

Damping koefisien

Nilai damping koefisien ini dapat

dirumuskan dengan strip method sebagai

berikut :

2

2

3

2

2

n

e

n

Bgb

22

22/

g

Bd

B

ne

na

a

Periode Rolling Periode Rolling kapal dipengaruhi oleh type

dari kapal :

– Passenger 20 – 25 detik

– Cargo-Passanger 10.5 – 14.5 detik

– Cargo 9 – 13 detik

– Tanker 9 – 10 detik

– Fishing Boat 5.5 – 7 detik

– Cruiser 12 – 13 detik

– Destroyer 9 – 9.5 detik

– Torpedo Boat 7 -7.5 detik

Rumus Periode Rolling

T

xx

GM

IT

'

2

The JONSWAP Spectrum

Slight Water

Significant Wave Height : 0,875 m

Period : 7,50 s

Wind speed : 13,5 Knots

Moderate Water

Significant Wave Height : 1,875 m

Period : 8,80 s

Wind speed : 19 Knots

Rough Water

Significant Wave Height : 3,25 m

Period : 9,7 s

Wind speed : 24,5 Knots

Gerakan Coupled Heaving-Pitching

Gerakan Coupled Heaving-Pitching kapal

dipengaruhi oleh :

– Perbandingan dimensi utama kapal (B/D, L/D,

L/B) dan parameter hidrostatis

– Sudut pitching pada gerakan coupled heaving-

pitching dengan kecepatan kapal pada

gelombang reguler

– Tinggi gelombang reguler head seas

Inherent Dynamic Stability

Course-Keeping Ability

Stopping Ability

Hubungan Initial Turning Ability

dengan Keselamatan

Hubungan Turning Ability dengan

Keselamatan

Sistem koordinat

Simulasi Maneuverability