pengaruh gerakan lambung akibat gelombang …

12
PENGARUH GERAKAN LAMBUNG AKIBAT GELOMBANG TERHADAP POLA PERGERAKAN MUATAN DALAM TANGKI MT.NIRIA Putu Eka (1) , Eko B. Djatmiko (2) , Mas Murtedjo, M Eng T (3) (1) Mahasiswa Jurusan Teknik Kelautan,FTK-ITS *Email : [email protected] (2), (3) Staff Pengajar Jurusan Teknik Kelautan ABSTRAK Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah mencari tekanan yang terjadi pada dinding tangki kapak akibat gerakan fluida di dalam tangki. Pengembangan konversi tanker menjadi storage tanker lebih efesien dibandingkan dengan membuat kapal storage baru. Hal ini disebabkan karena waktu pembuatan yang lebih singkat selain itu keuntungan lain dari konversi ini adalah antisipasi pada umur reservoir yang pendek hingga menengah (5-15 tahun) dan jadwal proses operasi yang lebih cepat (Leick, 2000). MST merupakan tempat penampungan minyak mentah yang dihasilkan dari pengeboran yang dilakukan. Proses pemindahan crude oil dari reservoir ke MST harus diperhatikan karena kapal yang semula kosong akan diisi secara perlahan hingga mencapai batas maksimal tangki. Pada kondisi tersebut MST harus mampu stabil saat terkena beban gelombang. Selain itu efek sloshing yang menyebabkan guncangan fluida harus diperhatikan karena sangat berpengaruh pada motion gerakan kapal. Pehitungan untuk mengetahui pengaruh gerakan sloshing dimulai dengan menghitung respon amplitude operator (RAO) dan frekuensi natural dari gerakan MST, disini gerakan yang ditinjau hanya gerakan sway, heave dan roll. Dari hasil permodelan yang dibantu dengan MOSES untuk muatan 80 % didapat peak RAO sway, heave dan roll sebesar 2.15 m/m, 4.34 m/m dan 6.523 deg/m pada frekuensi 0.25 rad/sec, 0.69 rad/sec dan 0.78 rad/sec. Untuk muatan 50 % peak RAO sway, heave dan roll sebesar 1.83 m/m, 3.52 m/m dan 6.281 deg/m pada frekuensi 0.25 rad/sec, 0.75 rad/sec dan 0,84 rad/sec. Untuk muatan 30 % peak RAO sway, heave dan roll sebesar 2.16 m/m, 2.96 m/m dan 6.066 m.m pada frekuensi 0.25 rad/sec, 0.74 rad/sec dan 0.96 rad/sec. Sedangkan untuk muatan 20 % peak RAO sway, heave dan roll sebesar 1.13 m/m, 0.655 m/m dan 5.68 deg/m pada frekuensi 0.25 rad/sec, 0.25 rad/sec dan 1.15 rad/sec. Selanjutnya dilakukan penggabungan gerakan agar pergerakan tangki bisa mencakup gerakan sway, heave dan roll. Penggabungan ini dilakukan dengan memilih 3 frekuensi yang memiliki respon paling tinggi dan selanjutnya akan didapat persamaan dari setiap gerakan , dimana persamaan tersebut akan digunakan sebagai inputan untuk menggerakan tangki dengan ANSYS FLUENT dengan time domain. Analisa tekanan serta arahnya dilakukan dengan bantuan software ANSYS FLUENT dengan model VOF (Volume of fluid). Dengan bantuan software tersebut akan diketahui berapa besar serta arah dari tekanan yang pada dinding- dinding tangki. Inputan untuk menggerakan tangki yaitu persamaan dari gerakan yang sudah dirubah ke dalam time domain. Dari situ maka tangki digerakkan secara simultan, sehingga fluida di dalam akan ikut bergerak dan menghasilkan pressure ke dinding tangki. Dimana hasil yang di dapat untuk tekanan dengan muatan 80 % adalah 788 Pa, muatan 50 % sebesar 1360 Pa, sedangkan untuk muatan 30 % dan 20 % sebesar 1530 Pa dan 2780 Pa pada bagian kanan dan kiri bawah dinding tangki. Dari sini bisa disimpulkan bahwa semakin besar permukaan bebas area maka momen yang terjadi semakin besar sehingga tekanan yang dihasilkan semakin besar pula. Kata Kunci MST, Response Amplitude Operator (RAO), Frekuensi natural, Sway, Heave, Roll, Sloshing, Pressure 1. PENDAHULUAN Kebutuhan sumber daya minyak dan gas yang semakin meningkat, akan tetapi tidak diimbangi dengan jumlah cadangan minyak dan gas yang kita miliki. Untuk itu dilakukan usaha untuk meningkatkan produksi migas, salah satu caranya adalah dengan mengalihkan daerah oerasi dari perairan dangkal menuju perairan dalam (deepwater). Metode produksi maenggunakan bangunan terpancang mulai digantikan dengan bangunan terapung (floating). Hal ini dilakukan karena lebih efektif dan mengurangi biaya instalasi. Kemajuan perkembangan sarana trasnportasi laut ini memberikan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, sehingga muncul beberapa inovasi inovasi. Salah satunya konversi Motor Tanker menjadi Mooring Storage Tanker (MST) yang secara prinsip kapal dibangun dengan tujuan mengangkut crude oil. Agar memenuhi tujuan tersebut kapal harus memenuhi beberapa karateristik dasar, yaitu mengapung dalam posisi tegak lurus, bergerak dengan kecepatan sesuai rancangan, cukup kuat untuk menahan beban yang dialami dan mampu beroperasi di laut lepas.

Upload: others

Post on 02-Dec-2021

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

PENGARUH GERAKAN LAMBUNG AKIBAT GELOMBANG TERHADAP POLA

PERGERAKAN MUATAN DALAM TANGKI MTNIRIA Putu Eka

(1) Eko B Djatmiko

(2) Mas Murtedjo M Eng T

(3)

(1)

Mahasiswa Jurusan Teknik KelautanFTK-ITS

Email Putu_eka89yahoocoid (2) (3)

Staff Pengajar Jurusan Teknik Kelautan

ABSTRAK

Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah mencari tekanan yang terjadi pada dinding tangki kapak akibat gerakan

fluida di dalam tangki Pengembangan konversi tanker menjadi storage tanker lebih efesien dibandingkan

dengan membuat kapal storage baru Hal ini disebabkan karena waktu pembuatan yang lebih singkat selain itu

keuntungan lain dari konversi ini adalah antisipasi pada umur reservoir yang pendek hingga menengah (5-15

tahun) dan jadwal proses operasi yang lebih cepat (Leick 2000)

MST merupakan tempat penampungan minyak mentah yang dihasilkan dari pengeboran yang dilakukan

Proses pemindahan crude oil dari reservoir ke MST harus diperhatikan karena kapal yang semula kosong akan

diisi secara perlahan hingga mencapai batas maksimal tangki Pada kondisi tersebut MST harus mampu stabil

saat terkena beban gelombang Selain itu efek sloshing yang menyebabkan guncangan fluida harus diperhatikan

karena sangat berpengaruh pada motion gerakan kapal Pehitungan untuk mengetahui pengaruh gerakan

sloshing dimulai dengan menghitung respon amplitude operator (RAO) dan frekuensi natural dari gerakan MST

disini gerakan yang ditinjau hanya gerakan sway heave dan roll Dari hasil permodelan yang dibantu dengan

MOSES untuk muatan 80 didapat peak RAO sway heave dan roll sebesar 215 mm 434 mm dan 6523

degm pada frekuensi 025 radsec 069 radsec dan 078 radsec Untuk muatan 50 peak RAO sway heave

dan roll sebesar 183 mm 352 mm dan 6281 degm pada frekuensi 025 radsec 075 radsec dan 084

radsec Untuk muatan 30 peak RAO sway heave dan roll sebesar 216 mm 296 mm dan 6066 mm pada

frekuensi 025 radsec 074 radsec dan 096 radsec Sedangkan untuk muatan 20 peak RAO sway heave

dan roll sebesar 113 mm 0655 mm dan 568 degm pada frekuensi 025 radsec 025 radsec dan 115

radsec Selanjutnya dilakukan penggabungan gerakan agar pergerakan tangki bisa mencakup gerakan sway

heave dan roll Penggabungan ini dilakukan dengan memilih 3 frekuensi yang memiliki respon paling tinggi dan

selanjutnya akan didapat persamaan dari setiap gerakan dimana persamaan tersebut akan digunakan sebagai

inputan untuk menggerakan tangki dengan ANSYS FLUENT dengan time domain

Analisa tekanan serta arahnya dilakukan dengan bantuan software ANSYS FLUENT dengan model VOF

(Volume of fluid) Dengan bantuan software tersebut akan diketahui berapa besar serta arah dari tekanan yang

pada dinding- dinding tangki Inputan untuk menggerakan tangki yaitu persamaan dari gerakan yang sudah

dirubah ke dalam time domain Dari situ maka tangki digerakkan secara simultan sehingga fluida di dalam akan

ikut bergerak dan menghasilkan pressure ke dinding tangki Dimana hasil yang di dapat untuk tekanan dengan

muatan 80 adalah 788 Pa muatan 50 sebesar 1360 Pa sedangkan untuk muatan 30 dan 20 sebesar

1530 Pa dan 2780 Pa pada bagian kanan dan kiri bawah dinding tangki Dari sini bisa disimpulkan bahwa

semakin besar permukaan bebas area maka momen yang terjadi semakin besar sehingga tekanan yang

dihasilkan semakin besar pula

Kata Kunci MST Response Amplitude Operator (RAO) Frekuensi natural Sway Heave Roll Sloshing

Pressure

1 PENDAHULUAN

Kebutuhan sumber daya minyak dan gas yang

semakin meningkat akan tetapi tidak diimbangi

dengan jumlah cadangan minyak dan gas yang kita

miliki Untuk itu dilakukan usaha untuk

meningkatkan produksi migas salah satu caranya

adalah dengan mengalihkan daerah oerasi dari

perairan dangkal menuju perairan dalam

(deepwater) Metode produksi maenggunakan

bangunan terpancang mulai digantikan dengan

bangunan terapung (floating) Hal ini dilakukan

karena lebih efektif dan mengurangi biaya instalasi

Kemajuan perkembangan sarana trasnportasi

laut ini memberikan kemajuan ilmu pengetahuan

dan teknologi sehingga muncul beberapa inovasi ndash

inovasi Salah satunya konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST) yang

secara prinsip kapal dibangun dengan tujuan

mengangkut crude oil Agar memenuhi tujuan

tersebut kapal harus memenuhi beberapa

karateristik dasar yaitu mengapung dalam posisi

tegak lurus bergerak dengan kecepatan sesuai

rancangan cukup kuat untuk menahan beban yang

dialami dan mampu beroperasi di laut lepas

Proses konversi Motor Tanker menjadi Mooring

Storage Tanker (MST) lebih banyak digunakan di

industri oil amp gas Waktu pembuatan MST dengan

konversi lebih singkat sekitat 1-2 tahun dari

pembuatan Mooring Storage Tanker (MST)

Keuntungan lain yang didapatkan dalam proses

secara konversi adalah antisipasi pada umur

reservoir yang pendek hingga menengah yakni (5-

15 tahun) dan jadwal proses operasi yang lebih

cepat (Leick 2000) Hal yang perlu diperhatikan

pada konversi tanker ini adalah mooring sistem

yang mampu menjamin fungsi pengikatan sebagai

respon terhadap beban gelombang dan beban-beban

lainnya

Karena MST ini nantinya sebagai crude oil

storage tanker dan dioperasikan di laut dalam maka

perlu dianalisis masalah ndashmasalah yang bisa

menyebabkan kegagalan sistem Salah satu masalah

yang harus diperhatikan yaitu bagaimana

pergerakan crude oil ini di dalam tangki akibat

gerakan kapal Jika suatu fluida cair berada dalam

sebuah tangki kemudian tangki tersebut bergerak

maka saat itulah akan terjadi sebuah guncangan

fluida cair akibat adanya permukaan bebas atau

dengan kata lain fluida menjadi seperti diaduk

dalam tangki tersebut (sloshing)

Tekanan yang terjadi pada side wall tangki

akibat gerak fluida ini menjadi hal yang penting

dalam analisis tugas akhir ini sehingga dapat

mendesain atau memilih jenis konstruksi tangki

yang tepat agar tidak terjadi kegagalan sistem

Gambar 1 General Arrangement MT NIRIA

( Sumber PT CITRA MAS)

Studi kasus pada tugas akhir ini mengambil

kapal MTNIRIA yang dibangun oleh galangan

kapal Ishikawajima Heavy Industry CoLtd

Shipyard Division pada tahun 1983 Saat ini kurang

lebih berumur 28 tahun Trading vessel ini akan

dikonversi menjadi Mooring Storage Tanker

bersifat tetap tidak berpindah sehingga fungsi

propulsion sistem akan menjadi tidak aktif serta

membutuhkan sistem yang kuat Berikut data dari

MT NIRIA

LOA = 22855 m

LPP = 21900 m

Lebar Kapal = 3220 m

Tinggi Kapal = 1890 m

Sarat Air = 1221 m

Diplasemen = 72682 MT

Deadweight = 60525 MT

2 DASAR TEORI

21 Persamaan gerak kapal

Gerakan floating body di perairan

bergelombang terdiri atas 3 gerakan traslational dan

3 gerakan rotasional Dimana ketiga gerakan

traslational terdiri dari surge sway dan heave

sedangkan untuk gerakan rotasional terdiri dari roll

pitch dan yaw Pada umumnya persamaan gerakan

floating body adalah sebagai berikut

(1)

dimana a merupakan inertia force b adalah

damping force cx adalah restoring force sedangkan F merupakan gaya yang mengenai

floating body

Pada tugas akhir ini floating body yaitu tangki

MTNIRIA ditinjau secara dua dimensi sehingga

gerakan kapal yang ditinjau hanya swayheave dan

roll

Gambar 2 Mode gerak kapal

22 Gerakan sway murni (Uncouple swaying

motion )

Inertia force

Merupakan percepatan gerakan secara kontinu dari

fuida yang terjadi gaya yang lebih besar dari massa

percepatan waktu kapal (Bhatacarya 1977)

= massa kapal + massa tambah (2)

(3)

dimana adalah inertia force M adalah massa

kapal dan ay merupakan massa tambah kapal pada

sumbu y

Damping force

Damping Force selalu bergerak berlawanan arah

dari gerakan kapal danmenyebabkan redaman yang

berangsur-angsur pada amplitudo gerakan

= b (4)

Dimana b adalah koefisien untuk gaya damping

kondisi heaving Normalnya damping coefisien ini

bergantung pada faktor

1 Tipe dari gerakan osilasi

2 Frekuensi encountering

3 Bentuk kapal

Restoring force

Restoring Force untuk Swaying diberikan sebagai

tambahan gaya buoyancy kapal ketika dibawah

permukaan air Sehingga restoring Force diberikan

sebagai jumlah displacement air atau berat spesifik

tambahan pada volume tercelup

= (5)

dimana Awp merupakan water plane area y

adalah simpangan gerakan swaying Cwp adalah

koefesien water plane area p adalah massa jenis air

laut sedangkan g dan adalah kecepatan gravitasi

dan berat jenis air laut

Exciting force

Gaya eksitasi pada heaving adalah pengintegrasian

dari penambahan bouyancy karena gelombang

melewati sepanjang kapal sehingga dapat

dirumuskan

(6)

dimana Fo adalah ampitudo gaya eksitasi

sedangkan merupakan frekuensi gelombang

encountering

23 Gerakan Heave murni ( Uncouple Heaving

motion)

Inertia force

Merupakan percepatan gerakan secara kontinu dari

fuida yang terjadi gaya yang lebih besar dari massa

percepatan waktu kapal (Bhatacarya 1977)

= massa kapal + massa tambah

(7)

dimana adalah inertia force M adalah massa

kapal dan az merupakan massa tambah kapal pada

sumbu z

Damping force

Damping Force selalu bergerak berlawanan arah

dari gerakan kapal danmenyebabkan redaman yang

berangsur-angsur pada amplitudo gerakan

= b (8)

Dimana b adalah koefisien untuk gaya damping

kondisi heaving Normalnya damping coefisien ini

bergantung pada faktor

1 Tipe dari gerakan osilasi

2 Frekuensi encountering

3 Bentuk kapal

Restoring force

Restoring Force untuk heaving diberikan sebagai

tambahan gaya buoyancy kapal ketika dibawah

permukaan air Sehingga restoring Force diberikan

sebagai jumlah displacement air atau berat spesifik

tambahan pada volume tercelup

= (9)

dimana Awp merupakan water plane area z

adalah simpangan gerakan heaving Cwp adalah

koefesien water plane area p adalah massa jenis air

laut sedangkan g dan adalah kecepatan gravitasi

dan berat jenis air laut

Exciting force

Gaya eksitasi pada heaving adalah pengintegrasian

dari penambahan bouyancy karena gelombang

melewati sepanjang kapal sehingga dapat

dirumuskan

(10)

dimana Fo adalah ampitudo gaya eksitasi

sedangkan merupakan frekuensi gelombang

encountering

24 Gerakan Roll murni ( Uncouple roll motion)

Kapal menjalani gerakan harmonis sederhana

terhadap koordinat axis secara transversal maupun

longitudinal Gerakan tersebut akan berpengaruh

initialvelocity dari kesetimbangan posisi (lihat

gambar 3) sehingga perlu untuk memperhitungkan

momen dari gaya

Rumus umum dari persamaan gerakan akibat

rolling adalah

(11)

dimana Mo merupakan ampitudo momen eksitasi

adalah frekuensi encountering sedangkan

adalah Inertia moment damping moment

dan restoring moment merupakan

exciting moment yang bekerja pada benda

Gambar 3 Ilustrasi kondisi rolling kapal pada

saat still water

(Sumber Mutedjo1999)

karena merupakan gerak rotasional pada gerakan

rolling terdapat empat jenis momen yang bekerja

yaitu

Inertia moment

merupakan virtual massa dari momen inertia dan

merupakan percepatan angular dari rolling

Massa virtual momen inertia kondisi rolling adalah

momen kapal inertia ditambah massa tambah

momen inertia dari rolling

(12)

Ixx =

(13)

Sehingga

(14)

dimana merupakan momen inertia massa

tambah dari kapal untuk gerakan rolling

adalah kuadrat dari jari-jari girasi pada kondisi

rolling adalah momen inersia massa kapal

sedangkan ∆ amp g adalah displasemen dan

kecepatan gravitasi

Menurut Bhatacharya diasumsikan bahwa distribusi

massa secara longitudinal adalah sama dengan

distribusi displacement secara longitudinal

Sehingga distribusi vertical tidak bergitu

berpengaruh dan CG dari kapal adalah di midship

section Catatan bahwa pada bentuk normal kapal

jari-jari girasinya kondisi rolling adalah

(15)

Damping momen

Damping koefesien adalah koefisien redaman dan

b

merupakan momen redaman Damping

koefisien untuk rolling dapat dihitung dengan

pendekatan oleh strip theory yang ditentukan oleh

tiap station dan di integrasikan sebanyak station

Restoring momen

Momen restoring untuk rolling dapat di hitung

dengan perhitungan sederhana sebagai berikut

int

(16) (2223)

(17)

Dimana p adalah massa jenis air laut g adalah

kecepatan gravitasi Ixx adalah momen inertia dari

beban midship area

Exciting momen

Exciting moment untuk rolling dikarenakan tidak

seimbangnya momen akibat dari gelombang

longitudinal axis dari kapal Rolling moment dapat

dengan mudah di naikan ini berarti distribusi

tekanan hydrostatic sebagai berikut

(18)

dimana Mo adalah amplitudo momen eksitasi

sedangkan adalah frekuensi encountering

25 Konsep penggabungan gerakan sway heave

dan roll

Pada tugas akhir ini mengunakan model tangki

2 dimensi dengan dinding yang rigid maka untuk

menganalisa gerakangabungan sway heave dan

roll seperti yang ditunjukan gambar 4 harus

menggunakan persamaan di bawah ini

(19)

(20)

(21)

dimana YZ θ adalah gerakan sway heave dan roll

kemudian Ya Za θa adalah amplitudo gerakan

sway heave dan roll adalah frekuensi

encountering

Hasil yang diperoleh dari persamaan (19) (20) dan

(21) ini akan ditemukan koordinat titik pusat yang

baru akibat penggabungan ketiga gerakan tersebut

Gambar 4 Sketsa Gerakan gabungan

26 Persamaan Gerak sloshing

Untuk analisa gerakan fluida di dalam tangki

sistem koordinat fluida mengikuti perpindahan

gerakan tangki Dengan mengabaikan viskositas

fluida persamaan incompressible euler untuk kasus

dua dimensi dalam perpindahan sisitem koordinat

dapat diturunkan sebagai berikut

(22)

dan

(23)

dimana u w adalah kecepatan fluida arah sumbu y

dan z amp adalah komponen kecepatan fluida

pada sistem koordinat yang bergerak terhadap

sistem koordinat tetap pada arah y dan zθ adalah

kecepatan rolling p adalah tekanan ρ adalah

densitas fluida sedangkan g adalah kecepatan

gravitasi

Gambar 5 perubahan koordinat fluida akibat

gerakan tangki

Persamaan kontiyuitas yang mengatur untuk

aliran incompressible dapat ditulis sebagai berikut

(24)

Kedalaman air h (zt) dari fluida di dalam tangki

dapat diselesaikan dengan memasukkan parameter

ρ v dan w dari kinematic boundary condition dari

free surface Yang mana persamaanya dapat ditulis

sebagai berikut

(25)

dimana h adalah kedalaman fluida di dalam tangki

v amp w adalah kecepatan fluida darah arah sumbu y

dan z

Gambar 6 Pergerakan fluida di

dalam tangki

Dengan mengambil partial differensial dari

persamaan (22) dan (23) terhadap sumbu y dan z

serta menjumlahkan hasilnya maka ditemukan

persamaan tekanan fluida di dalam tangki

(

)

(

) (

) (26)

r

o

l

l

s

w

a

y

kemudian kondisi gradien tekanan di permukaan

solid meliputi

(27)

dan

(28)

Dalam free surfaces boundary kinematic serta

dynamic kondisi harus dipenuhi Karena batasan

masalah yaitu fluida tidak sampai pada pergerakan

high violent motion maka boundary kondisinya

dapat ditulis sebagai berikut

(29)

27 Response Amplitude Operator (RAO)

Metode spektra merupakan cara untuk

mengetahui suatu respon struktur akibat beban

gelombang reguler dalam tiap-tiap frekuensi

Response Amplitude Operator (RAO) atau sering

disebut sebagai Transfer Function adalah fungsi

respon yang terjadi akibat gelombang dalam

rentang frekuensi yang mengenai struktur offshore

RAO dapat juga didefinisikan sebagai hubungan

antara amplitudo respon terhadap amplitude

gelombang Dapat dinyatakan dengan bentuk

matematis yaitu (ζrespon ζgelombang)

Amplitudo respon bisa berupa gerakan tegangan

maupun getaran RAO juga disebut sebagai

Transfer Function karena RAO merupakan alat

untuk mentransfer beban luar (gelombang) dalam

bentuk respon pada suatu struktur (Chakrabarty

1987) Bentuk umum dari persamaan RAO dalam

fungsi frekuensi adalah sebagai berikut

[ ]

(

)

(

)

(31)

[

]

Dimana

Fungsi densitas spektrum gelombang

[ft2-sec]

Fungsi densitas spektrum respon

gerakan [ft2-sec]

Spektrum respon gerakan [ft]

[ ] Response Amokitudo Operator (RAO)

Amplitudo respon gerakan [ft]

Amplitudo gelombang [ft]

3 ANALISA DAN HASIL

31 Permodelan kapal

Kapal yang akan dilakukan permodelan adalah

Motor Tanker Niria yang dikonversi menjadi

Mooring Storage Tanker menjadi di perairan

Natuna Permodelan kapal dibuat

denganmenggunakan software MAXSURF dengan

acuan General Arrangemen (GA) yang sudah ada

Sebelum membuat model kapal dengan

menggunakan MAXSURF perlu diketahui

beberapa parameter inpit penting yakni data

prinsipal dimension anta lain

- LOA = 22855 meter

- Breadth (B) = 3220 meter

- Height (H) = 1890 meter

- Draft (T) = 1221 meter

32 Hidrostatik

Dari permodelan yang telah kita buat harus

kita calidasi untuk mengetahui seberapa akurat

model kita Validasi yang dilakukan yaitu dengan

membandingkan data hasil perhitungan hidrostatik

hasil output MAXSURF dengan data hidrostatik

MTNIRIA yang sudah ada

Gambar7 Permodelan kapal denga

menggunakan MAXSURF

(30)

Tabel 1 Koreksi hidrostatik dari data yang

sudah ad dengan model

Besaran-besaran hidrostatik yang dibandingkan

meliputi displacement koefesien- koefesien

bentuk letak Centre of bouyancy wetted surface

dan lain-lain seperti yang telah ditunjukan pada

tabel 1 Hasil perhitungan hidrostatik yang

diperoleh dari MAXSURF sudah menunjukan

kesesuaian dengan hidrostatik data MTNIRIA

dimana perbedaannya lt1 Dengan demikian hasil

perancangan lines plan pada tabel 1 adalah valid

untuk dipakai sebagai inputan menghitung

karateristik gerakan kope sway- heave ndash roll pada

MTNIRIA

33 Lines plan

Permodelan kapal yang sudah divalidasi

digunakan pada tahap selanjutnya Sebelumnya

perlu dilakukan perencangan rencanan garis atau

yang disebut lines plan Rencana garis ini diperoleh

dari data offset model yang sudah valid Dalam

studi kasus tentang konversi motor tanker menjadi

Mooring Storage Tanker (MST) pada ldquoMTNiriardquo

data-data yang ada meliputi

Ukuranutama ( L B H T )

Hydrostatics table

General Arrangement

Gambar 8 Lines plan MTNIRIA

34 Analisa Gerakan Kapal

Analisa gerakan dilakukan dengan bantuan

software MOSES Data- data yang diperlukan

untuk analisa gerakan menggunakan MOSES

adalah offset kapal yang digunakan program untuk

mngidentifikasi badan kapal untuk menghitung

luas volume dan displacement Proses tersebut

merupakan salah satu validasi MOSES

Data inputan yang digunakan dalam MOSES

antara lain data lingkungan seperti tinggi dan

periode gelombang kedalaman perairan tipe

gelombang arah sudut datang gelombang kondisi

kapal menyangkut draft kapal radius girasi

Tabel 2 Data Lingkungan

Parameter Value Unit

Kedalaman perairan 125 Meter

Tinggi gelombang signifikan

(H 13)

25 - 4 Meter

Periode gelombang 55 - 7 detik

Berikut ini ditampilkan keluaran MOSES dalam

bentuk visual dan grafik

Measurement Pemod

elan

MT

Niria

Persenta

se ()

LOA (m) 22855 22855 0

LPP (m) 21900 21900 0

B (m) 3220 3220 0

H (m) 1890 1890 0

T (m) 1221 1221 0

Displacement

(Ton)

72712 72682 0000412

76

WSA (m2) 107456 106835 0005813

6

AM (m2) 387271 3906 -

0008522

8

AW (m2) 651016 62826 0036221

6

LCB (m thd

AP)

11113 11510 -

0034491

7

LCF (m thd

AP)

-10580 - 10900

-002928

LKM (m) 299 29850 0001675

KB (m) 6368 6276 0014

Cb 082 0823 -000364

Cp 0832 0826 0007263

Cw 0919 0891 0031425

Cm 0985 0996 -001104

Gambar 9 Model MTNIRIA keluaran

MOSES

Gambar 10 Ilustrasi MTNIRIA dalam

kondisi mooring

Validasi Moses

Validasi MOSES dilakukan sama seperti yang

dilakukan pada Tugas Rancang I dimana validasi

dilakukan dengan membandingkan displacement

dari data yang sudah ad dengan keluaran MOSES

dimana perbedaan displacement tidak boleh dari

05

Gambar 11 Displacement keluaran MOSES

Dari gambar 11 didapat displacament keluaran

MOSES sebesar 743729 Ton Maka untuk

menhitung berapa besar koreksinya digunakan

rumus sebagai berikut

(32)

dari rumus tersebut ditemukan 023 Jadi model

keluaran MOSES valid untuk bisa digunakan ke

tahap selanjutnya

35 Response Amplitude Operator (RAO)

Dari Model MOSES tersebut divariasikan muatan

yang ada didalam tangki kapal sehingga bisa

menghasilkan output amplitudo respon sebagai

berikut

Gambar 12 Grafik RAO gerakan sway

Gambar 13 Grafik RAO gerakan heave

Gambar 14 Grafik RAO gerakan roll

MODEL MST NIRIA

Isometris

Depan

Samping

Atas

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

Proses konversi Motor Tanker menjadi Mooring

Storage Tanker (MST) lebih banyak digunakan di

industri oil amp gas Waktu pembuatan MST dengan

konversi lebih singkat sekitat 1-2 tahun dari

pembuatan Mooring Storage Tanker (MST)

Keuntungan lain yang didapatkan dalam proses

secara konversi adalah antisipasi pada umur

reservoir yang pendek hingga menengah yakni (5-

15 tahun) dan jadwal proses operasi yang lebih

cepat (Leick 2000) Hal yang perlu diperhatikan

pada konversi tanker ini adalah mooring sistem

yang mampu menjamin fungsi pengikatan sebagai

respon terhadap beban gelombang dan beban-beban

lainnya

Karena MST ini nantinya sebagai crude oil

storage tanker dan dioperasikan di laut dalam maka

perlu dianalisis masalah ndashmasalah yang bisa

menyebabkan kegagalan sistem Salah satu masalah

yang harus diperhatikan yaitu bagaimana

pergerakan crude oil ini di dalam tangki akibat

gerakan kapal Jika suatu fluida cair berada dalam

sebuah tangki kemudian tangki tersebut bergerak

maka saat itulah akan terjadi sebuah guncangan

fluida cair akibat adanya permukaan bebas atau

dengan kata lain fluida menjadi seperti diaduk

dalam tangki tersebut (sloshing)

Tekanan yang terjadi pada side wall tangki

akibat gerak fluida ini menjadi hal yang penting

dalam analisis tugas akhir ini sehingga dapat

mendesain atau memilih jenis konstruksi tangki

yang tepat agar tidak terjadi kegagalan sistem

Gambar 1 General Arrangement MT NIRIA

( Sumber PT CITRA MAS)

Studi kasus pada tugas akhir ini mengambil

kapal MTNIRIA yang dibangun oleh galangan

kapal Ishikawajima Heavy Industry CoLtd

Shipyard Division pada tahun 1983 Saat ini kurang

lebih berumur 28 tahun Trading vessel ini akan

dikonversi menjadi Mooring Storage Tanker

bersifat tetap tidak berpindah sehingga fungsi

propulsion sistem akan menjadi tidak aktif serta

membutuhkan sistem yang kuat Berikut data dari

MT NIRIA

LOA = 22855 m

LPP = 21900 m

Lebar Kapal = 3220 m

Tinggi Kapal = 1890 m

Sarat Air = 1221 m

Diplasemen = 72682 MT

Deadweight = 60525 MT

2 DASAR TEORI

21 Persamaan gerak kapal

Gerakan floating body di perairan

bergelombang terdiri atas 3 gerakan traslational dan

3 gerakan rotasional Dimana ketiga gerakan

traslational terdiri dari surge sway dan heave

sedangkan untuk gerakan rotasional terdiri dari roll

pitch dan yaw Pada umumnya persamaan gerakan

floating body adalah sebagai berikut

(1)

dimana a merupakan inertia force b adalah

damping force cx adalah restoring force sedangkan F merupakan gaya yang mengenai

floating body

Pada tugas akhir ini floating body yaitu tangki

MTNIRIA ditinjau secara dua dimensi sehingga

gerakan kapal yang ditinjau hanya swayheave dan

roll

Gambar 2 Mode gerak kapal

22 Gerakan sway murni (Uncouple swaying

motion )

Inertia force

Merupakan percepatan gerakan secara kontinu dari

fuida yang terjadi gaya yang lebih besar dari massa

percepatan waktu kapal (Bhatacarya 1977)

= massa kapal + massa tambah (2)

(3)

dimana adalah inertia force M adalah massa

kapal dan ay merupakan massa tambah kapal pada

sumbu y

Damping force

Damping Force selalu bergerak berlawanan arah

dari gerakan kapal danmenyebabkan redaman yang

berangsur-angsur pada amplitudo gerakan

= b (4)

Dimana b adalah koefisien untuk gaya damping

kondisi heaving Normalnya damping coefisien ini

bergantung pada faktor

1 Tipe dari gerakan osilasi

2 Frekuensi encountering

3 Bentuk kapal

Restoring force

Restoring Force untuk Swaying diberikan sebagai

tambahan gaya buoyancy kapal ketika dibawah

permukaan air Sehingga restoring Force diberikan

sebagai jumlah displacement air atau berat spesifik

tambahan pada volume tercelup

= (5)

dimana Awp merupakan water plane area y

adalah simpangan gerakan swaying Cwp adalah

koefesien water plane area p adalah massa jenis air

laut sedangkan g dan adalah kecepatan gravitasi

dan berat jenis air laut

Exciting force

Gaya eksitasi pada heaving adalah pengintegrasian

dari penambahan bouyancy karena gelombang

melewati sepanjang kapal sehingga dapat

dirumuskan

(6)

dimana Fo adalah ampitudo gaya eksitasi

sedangkan merupakan frekuensi gelombang

encountering

23 Gerakan Heave murni ( Uncouple Heaving

motion)

Inertia force

Merupakan percepatan gerakan secara kontinu dari

fuida yang terjadi gaya yang lebih besar dari massa

percepatan waktu kapal (Bhatacarya 1977)

= massa kapal + massa tambah

(7)

dimana adalah inertia force M adalah massa

kapal dan az merupakan massa tambah kapal pada

sumbu z

Damping force

Damping Force selalu bergerak berlawanan arah

dari gerakan kapal danmenyebabkan redaman yang

berangsur-angsur pada amplitudo gerakan

= b (8)

Dimana b adalah koefisien untuk gaya damping

kondisi heaving Normalnya damping coefisien ini

bergantung pada faktor

1 Tipe dari gerakan osilasi

2 Frekuensi encountering

3 Bentuk kapal

Restoring force

Restoring Force untuk heaving diberikan sebagai

tambahan gaya buoyancy kapal ketika dibawah

permukaan air Sehingga restoring Force diberikan

sebagai jumlah displacement air atau berat spesifik

tambahan pada volume tercelup

= (9)

dimana Awp merupakan water plane area z

adalah simpangan gerakan heaving Cwp adalah

koefesien water plane area p adalah massa jenis air

laut sedangkan g dan adalah kecepatan gravitasi

dan berat jenis air laut

Exciting force

Gaya eksitasi pada heaving adalah pengintegrasian

dari penambahan bouyancy karena gelombang

melewati sepanjang kapal sehingga dapat

dirumuskan

(10)

dimana Fo adalah ampitudo gaya eksitasi

sedangkan merupakan frekuensi gelombang

encountering

24 Gerakan Roll murni ( Uncouple roll motion)

Kapal menjalani gerakan harmonis sederhana

terhadap koordinat axis secara transversal maupun

longitudinal Gerakan tersebut akan berpengaruh

initialvelocity dari kesetimbangan posisi (lihat

gambar 3) sehingga perlu untuk memperhitungkan

momen dari gaya

Rumus umum dari persamaan gerakan akibat

rolling adalah

(11)

dimana Mo merupakan ampitudo momen eksitasi

adalah frekuensi encountering sedangkan

adalah Inertia moment damping moment

dan restoring moment merupakan

exciting moment yang bekerja pada benda

Gambar 3 Ilustrasi kondisi rolling kapal pada

saat still water

(Sumber Mutedjo1999)

karena merupakan gerak rotasional pada gerakan

rolling terdapat empat jenis momen yang bekerja

yaitu

Inertia moment

merupakan virtual massa dari momen inertia dan

merupakan percepatan angular dari rolling

Massa virtual momen inertia kondisi rolling adalah

momen kapal inertia ditambah massa tambah

momen inertia dari rolling

(12)

Ixx =

(13)

Sehingga

(14)

dimana merupakan momen inertia massa

tambah dari kapal untuk gerakan rolling

adalah kuadrat dari jari-jari girasi pada kondisi

rolling adalah momen inersia massa kapal

sedangkan ∆ amp g adalah displasemen dan

kecepatan gravitasi

Menurut Bhatacharya diasumsikan bahwa distribusi

massa secara longitudinal adalah sama dengan

distribusi displacement secara longitudinal

Sehingga distribusi vertical tidak bergitu

berpengaruh dan CG dari kapal adalah di midship

section Catatan bahwa pada bentuk normal kapal

jari-jari girasinya kondisi rolling adalah

(15)

Damping momen

Damping koefesien adalah koefisien redaman dan

b

merupakan momen redaman Damping

koefisien untuk rolling dapat dihitung dengan

pendekatan oleh strip theory yang ditentukan oleh

tiap station dan di integrasikan sebanyak station

Restoring momen

Momen restoring untuk rolling dapat di hitung

dengan perhitungan sederhana sebagai berikut

int

(16) (2223)

(17)

Dimana p adalah massa jenis air laut g adalah

kecepatan gravitasi Ixx adalah momen inertia dari

beban midship area

Exciting momen

Exciting moment untuk rolling dikarenakan tidak

seimbangnya momen akibat dari gelombang

longitudinal axis dari kapal Rolling moment dapat

dengan mudah di naikan ini berarti distribusi

tekanan hydrostatic sebagai berikut

(18)

dimana Mo adalah amplitudo momen eksitasi

sedangkan adalah frekuensi encountering

25 Konsep penggabungan gerakan sway heave

dan roll

Pada tugas akhir ini mengunakan model tangki

2 dimensi dengan dinding yang rigid maka untuk

menganalisa gerakangabungan sway heave dan

roll seperti yang ditunjukan gambar 4 harus

menggunakan persamaan di bawah ini

(19)

(20)

(21)

dimana YZ θ adalah gerakan sway heave dan roll

kemudian Ya Za θa adalah amplitudo gerakan

sway heave dan roll adalah frekuensi

encountering

Hasil yang diperoleh dari persamaan (19) (20) dan

(21) ini akan ditemukan koordinat titik pusat yang

baru akibat penggabungan ketiga gerakan tersebut

Gambar 4 Sketsa Gerakan gabungan

26 Persamaan Gerak sloshing

Untuk analisa gerakan fluida di dalam tangki

sistem koordinat fluida mengikuti perpindahan

gerakan tangki Dengan mengabaikan viskositas

fluida persamaan incompressible euler untuk kasus

dua dimensi dalam perpindahan sisitem koordinat

dapat diturunkan sebagai berikut

(22)

dan

(23)

dimana u w adalah kecepatan fluida arah sumbu y

dan z amp adalah komponen kecepatan fluida

pada sistem koordinat yang bergerak terhadap

sistem koordinat tetap pada arah y dan zθ adalah

kecepatan rolling p adalah tekanan ρ adalah

densitas fluida sedangkan g adalah kecepatan

gravitasi

Gambar 5 perubahan koordinat fluida akibat

gerakan tangki

Persamaan kontiyuitas yang mengatur untuk

aliran incompressible dapat ditulis sebagai berikut

(24)

Kedalaman air h (zt) dari fluida di dalam tangki

dapat diselesaikan dengan memasukkan parameter

ρ v dan w dari kinematic boundary condition dari

free surface Yang mana persamaanya dapat ditulis

sebagai berikut

(25)

dimana h adalah kedalaman fluida di dalam tangki

v amp w adalah kecepatan fluida darah arah sumbu y

dan z

Gambar 6 Pergerakan fluida di

dalam tangki

Dengan mengambil partial differensial dari

persamaan (22) dan (23) terhadap sumbu y dan z

serta menjumlahkan hasilnya maka ditemukan

persamaan tekanan fluida di dalam tangki

(

)

(

) (

) (26)

r

o

l

l

s

w

a

y

kemudian kondisi gradien tekanan di permukaan

solid meliputi

(27)

dan

(28)

Dalam free surfaces boundary kinematic serta

dynamic kondisi harus dipenuhi Karena batasan

masalah yaitu fluida tidak sampai pada pergerakan

high violent motion maka boundary kondisinya

dapat ditulis sebagai berikut

(29)

27 Response Amplitude Operator (RAO)

Metode spektra merupakan cara untuk

mengetahui suatu respon struktur akibat beban

gelombang reguler dalam tiap-tiap frekuensi

Response Amplitude Operator (RAO) atau sering

disebut sebagai Transfer Function adalah fungsi

respon yang terjadi akibat gelombang dalam

rentang frekuensi yang mengenai struktur offshore

RAO dapat juga didefinisikan sebagai hubungan

antara amplitudo respon terhadap amplitude

gelombang Dapat dinyatakan dengan bentuk

matematis yaitu (ζrespon ζgelombang)

Amplitudo respon bisa berupa gerakan tegangan

maupun getaran RAO juga disebut sebagai

Transfer Function karena RAO merupakan alat

untuk mentransfer beban luar (gelombang) dalam

bentuk respon pada suatu struktur (Chakrabarty

1987) Bentuk umum dari persamaan RAO dalam

fungsi frekuensi adalah sebagai berikut

[ ]

(

)

(

)

(31)

[

]

Dimana

Fungsi densitas spektrum gelombang

[ft2-sec]

Fungsi densitas spektrum respon

gerakan [ft2-sec]

Spektrum respon gerakan [ft]

[ ] Response Amokitudo Operator (RAO)

Amplitudo respon gerakan [ft]

Amplitudo gelombang [ft]

3 ANALISA DAN HASIL

31 Permodelan kapal

Kapal yang akan dilakukan permodelan adalah

Motor Tanker Niria yang dikonversi menjadi

Mooring Storage Tanker menjadi di perairan

Natuna Permodelan kapal dibuat

denganmenggunakan software MAXSURF dengan

acuan General Arrangemen (GA) yang sudah ada

Sebelum membuat model kapal dengan

menggunakan MAXSURF perlu diketahui

beberapa parameter inpit penting yakni data

prinsipal dimension anta lain

- LOA = 22855 meter

- Breadth (B) = 3220 meter

- Height (H) = 1890 meter

- Draft (T) = 1221 meter

32 Hidrostatik

Dari permodelan yang telah kita buat harus

kita calidasi untuk mengetahui seberapa akurat

model kita Validasi yang dilakukan yaitu dengan

membandingkan data hasil perhitungan hidrostatik

hasil output MAXSURF dengan data hidrostatik

MTNIRIA yang sudah ada

Gambar7 Permodelan kapal denga

menggunakan MAXSURF

(30)

Tabel 1 Koreksi hidrostatik dari data yang

sudah ad dengan model

Besaran-besaran hidrostatik yang dibandingkan

meliputi displacement koefesien- koefesien

bentuk letak Centre of bouyancy wetted surface

dan lain-lain seperti yang telah ditunjukan pada

tabel 1 Hasil perhitungan hidrostatik yang

diperoleh dari MAXSURF sudah menunjukan

kesesuaian dengan hidrostatik data MTNIRIA

dimana perbedaannya lt1 Dengan demikian hasil

perancangan lines plan pada tabel 1 adalah valid

untuk dipakai sebagai inputan menghitung

karateristik gerakan kope sway- heave ndash roll pada

MTNIRIA

33 Lines plan

Permodelan kapal yang sudah divalidasi

digunakan pada tahap selanjutnya Sebelumnya

perlu dilakukan perencangan rencanan garis atau

yang disebut lines plan Rencana garis ini diperoleh

dari data offset model yang sudah valid Dalam

studi kasus tentang konversi motor tanker menjadi

Mooring Storage Tanker (MST) pada ldquoMTNiriardquo

data-data yang ada meliputi

Ukuranutama ( L B H T )

Hydrostatics table

General Arrangement

Gambar 8 Lines plan MTNIRIA

34 Analisa Gerakan Kapal

Analisa gerakan dilakukan dengan bantuan

software MOSES Data- data yang diperlukan

untuk analisa gerakan menggunakan MOSES

adalah offset kapal yang digunakan program untuk

mngidentifikasi badan kapal untuk menghitung

luas volume dan displacement Proses tersebut

merupakan salah satu validasi MOSES

Data inputan yang digunakan dalam MOSES

antara lain data lingkungan seperti tinggi dan

periode gelombang kedalaman perairan tipe

gelombang arah sudut datang gelombang kondisi

kapal menyangkut draft kapal radius girasi

Tabel 2 Data Lingkungan

Parameter Value Unit

Kedalaman perairan 125 Meter

Tinggi gelombang signifikan

(H 13)

25 - 4 Meter

Periode gelombang 55 - 7 detik

Berikut ini ditampilkan keluaran MOSES dalam

bentuk visual dan grafik

Measurement Pemod

elan

MT

Niria

Persenta

se ()

LOA (m) 22855 22855 0

LPP (m) 21900 21900 0

B (m) 3220 3220 0

H (m) 1890 1890 0

T (m) 1221 1221 0

Displacement

(Ton)

72712 72682 0000412

76

WSA (m2) 107456 106835 0005813

6

AM (m2) 387271 3906 -

0008522

8

AW (m2) 651016 62826 0036221

6

LCB (m thd

AP)

11113 11510 -

0034491

7

LCF (m thd

AP)

-10580 - 10900

-002928

LKM (m) 299 29850 0001675

KB (m) 6368 6276 0014

Cb 082 0823 -000364

Cp 0832 0826 0007263

Cw 0919 0891 0031425

Cm 0985 0996 -001104

Gambar 9 Model MTNIRIA keluaran

MOSES

Gambar 10 Ilustrasi MTNIRIA dalam

kondisi mooring

Validasi Moses

Validasi MOSES dilakukan sama seperti yang

dilakukan pada Tugas Rancang I dimana validasi

dilakukan dengan membandingkan displacement

dari data yang sudah ad dengan keluaran MOSES

dimana perbedaan displacement tidak boleh dari

05

Gambar 11 Displacement keluaran MOSES

Dari gambar 11 didapat displacament keluaran

MOSES sebesar 743729 Ton Maka untuk

menhitung berapa besar koreksinya digunakan

rumus sebagai berikut

(32)

dari rumus tersebut ditemukan 023 Jadi model

keluaran MOSES valid untuk bisa digunakan ke

tahap selanjutnya

35 Response Amplitude Operator (RAO)

Dari Model MOSES tersebut divariasikan muatan

yang ada didalam tangki kapal sehingga bisa

menghasilkan output amplitudo respon sebagai

berikut

Gambar 12 Grafik RAO gerakan sway

Gambar 13 Grafik RAO gerakan heave

Gambar 14 Grafik RAO gerakan roll

MODEL MST NIRIA

Isometris

Depan

Samping

Atas

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

22 Gerakan sway murni (Uncouple swaying

motion )

Inertia force

Merupakan percepatan gerakan secara kontinu dari

fuida yang terjadi gaya yang lebih besar dari massa

percepatan waktu kapal (Bhatacarya 1977)

= massa kapal + massa tambah (2)

(3)

dimana adalah inertia force M adalah massa

kapal dan ay merupakan massa tambah kapal pada

sumbu y

Damping force

Damping Force selalu bergerak berlawanan arah

dari gerakan kapal danmenyebabkan redaman yang

berangsur-angsur pada amplitudo gerakan

= b (4)

Dimana b adalah koefisien untuk gaya damping

kondisi heaving Normalnya damping coefisien ini

bergantung pada faktor

1 Tipe dari gerakan osilasi

2 Frekuensi encountering

3 Bentuk kapal

Restoring force

Restoring Force untuk Swaying diberikan sebagai

tambahan gaya buoyancy kapal ketika dibawah

permukaan air Sehingga restoring Force diberikan

sebagai jumlah displacement air atau berat spesifik

tambahan pada volume tercelup

= (5)

dimana Awp merupakan water plane area y

adalah simpangan gerakan swaying Cwp adalah

koefesien water plane area p adalah massa jenis air

laut sedangkan g dan adalah kecepatan gravitasi

dan berat jenis air laut

Exciting force

Gaya eksitasi pada heaving adalah pengintegrasian

dari penambahan bouyancy karena gelombang

melewati sepanjang kapal sehingga dapat

dirumuskan

(6)

dimana Fo adalah ampitudo gaya eksitasi

sedangkan merupakan frekuensi gelombang

encountering

23 Gerakan Heave murni ( Uncouple Heaving

motion)

Inertia force

Merupakan percepatan gerakan secara kontinu dari

fuida yang terjadi gaya yang lebih besar dari massa

percepatan waktu kapal (Bhatacarya 1977)

= massa kapal + massa tambah

(7)

dimana adalah inertia force M adalah massa

kapal dan az merupakan massa tambah kapal pada

sumbu z

Damping force

Damping Force selalu bergerak berlawanan arah

dari gerakan kapal danmenyebabkan redaman yang

berangsur-angsur pada amplitudo gerakan

= b (8)

Dimana b adalah koefisien untuk gaya damping

kondisi heaving Normalnya damping coefisien ini

bergantung pada faktor

1 Tipe dari gerakan osilasi

2 Frekuensi encountering

3 Bentuk kapal

Restoring force

Restoring Force untuk heaving diberikan sebagai

tambahan gaya buoyancy kapal ketika dibawah

permukaan air Sehingga restoring Force diberikan

sebagai jumlah displacement air atau berat spesifik

tambahan pada volume tercelup

= (9)

dimana Awp merupakan water plane area z

adalah simpangan gerakan heaving Cwp adalah

koefesien water plane area p adalah massa jenis air

laut sedangkan g dan adalah kecepatan gravitasi

dan berat jenis air laut

Exciting force

Gaya eksitasi pada heaving adalah pengintegrasian

dari penambahan bouyancy karena gelombang

melewati sepanjang kapal sehingga dapat

dirumuskan

(10)

dimana Fo adalah ampitudo gaya eksitasi

sedangkan merupakan frekuensi gelombang

encountering

24 Gerakan Roll murni ( Uncouple roll motion)

Kapal menjalani gerakan harmonis sederhana

terhadap koordinat axis secara transversal maupun

longitudinal Gerakan tersebut akan berpengaruh

initialvelocity dari kesetimbangan posisi (lihat

gambar 3) sehingga perlu untuk memperhitungkan

momen dari gaya

Rumus umum dari persamaan gerakan akibat

rolling adalah

(11)

dimana Mo merupakan ampitudo momen eksitasi

adalah frekuensi encountering sedangkan

adalah Inertia moment damping moment

dan restoring moment merupakan

exciting moment yang bekerja pada benda

Gambar 3 Ilustrasi kondisi rolling kapal pada

saat still water

(Sumber Mutedjo1999)

karena merupakan gerak rotasional pada gerakan

rolling terdapat empat jenis momen yang bekerja

yaitu

Inertia moment

merupakan virtual massa dari momen inertia dan

merupakan percepatan angular dari rolling

Massa virtual momen inertia kondisi rolling adalah

momen kapal inertia ditambah massa tambah

momen inertia dari rolling

(12)

Ixx =

(13)

Sehingga

(14)

dimana merupakan momen inertia massa

tambah dari kapal untuk gerakan rolling

adalah kuadrat dari jari-jari girasi pada kondisi

rolling adalah momen inersia massa kapal

sedangkan ∆ amp g adalah displasemen dan

kecepatan gravitasi

Menurut Bhatacharya diasumsikan bahwa distribusi

massa secara longitudinal adalah sama dengan

distribusi displacement secara longitudinal

Sehingga distribusi vertical tidak bergitu

berpengaruh dan CG dari kapal adalah di midship

section Catatan bahwa pada bentuk normal kapal

jari-jari girasinya kondisi rolling adalah

(15)

Damping momen

Damping koefesien adalah koefisien redaman dan

b

merupakan momen redaman Damping

koefisien untuk rolling dapat dihitung dengan

pendekatan oleh strip theory yang ditentukan oleh

tiap station dan di integrasikan sebanyak station

Restoring momen

Momen restoring untuk rolling dapat di hitung

dengan perhitungan sederhana sebagai berikut

int

(16) (2223)

(17)

Dimana p adalah massa jenis air laut g adalah

kecepatan gravitasi Ixx adalah momen inertia dari

beban midship area

Exciting momen

Exciting moment untuk rolling dikarenakan tidak

seimbangnya momen akibat dari gelombang

longitudinal axis dari kapal Rolling moment dapat

dengan mudah di naikan ini berarti distribusi

tekanan hydrostatic sebagai berikut

(18)

dimana Mo adalah amplitudo momen eksitasi

sedangkan adalah frekuensi encountering

25 Konsep penggabungan gerakan sway heave

dan roll

Pada tugas akhir ini mengunakan model tangki

2 dimensi dengan dinding yang rigid maka untuk

menganalisa gerakangabungan sway heave dan

roll seperti yang ditunjukan gambar 4 harus

menggunakan persamaan di bawah ini

(19)

(20)

(21)

dimana YZ θ adalah gerakan sway heave dan roll

kemudian Ya Za θa adalah amplitudo gerakan

sway heave dan roll adalah frekuensi

encountering

Hasil yang diperoleh dari persamaan (19) (20) dan

(21) ini akan ditemukan koordinat titik pusat yang

baru akibat penggabungan ketiga gerakan tersebut

Gambar 4 Sketsa Gerakan gabungan

26 Persamaan Gerak sloshing

Untuk analisa gerakan fluida di dalam tangki

sistem koordinat fluida mengikuti perpindahan

gerakan tangki Dengan mengabaikan viskositas

fluida persamaan incompressible euler untuk kasus

dua dimensi dalam perpindahan sisitem koordinat

dapat diturunkan sebagai berikut

(22)

dan

(23)

dimana u w adalah kecepatan fluida arah sumbu y

dan z amp adalah komponen kecepatan fluida

pada sistem koordinat yang bergerak terhadap

sistem koordinat tetap pada arah y dan zθ adalah

kecepatan rolling p adalah tekanan ρ adalah

densitas fluida sedangkan g adalah kecepatan

gravitasi

Gambar 5 perubahan koordinat fluida akibat

gerakan tangki

Persamaan kontiyuitas yang mengatur untuk

aliran incompressible dapat ditulis sebagai berikut

(24)

Kedalaman air h (zt) dari fluida di dalam tangki

dapat diselesaikan dengan memasukkan parameter

ρ v dan w dari kinematic boundary condition dari

free surface Yang mana persamaanya dapat ditulis

sebagai berikut

(25)

dimana h adalah kedalaman fluida di dalam tangki

v amp w adalah kecepatan fluida darah arah sumbu y

dan z

Gambar 6 Pergerakan fluida di

dalam tangki

Dengan mengambil partial differensial dari

persamaan (22) dan (23) terhadap sumbu y dan z

serta menjumlahkan hasilnya maka ditemukan

persamaan tekanan fluida di dalam tangki

(

)

(

) (

) (26)

r

o

l

l

s

w

a

y

kemudian kondisi gradien tekanan di permukaan

solid meliputi

(27)

dan

(28)

Dalam free surfaces boundary kinematic serta

dynamic kondisi harus dipenuhi Karena batasan

masalah yaitu fluida tidak sampai pada pergerakan

high violent motion maka boundary kondisinya

dapat ditulis sebagai berikut

(29)

27 Response Amplitude Operator (RAO)

Metode spektra merupakan cara untuk

mengetahui suatu respon struktur akibat beban

gelombang reguler dalam tiap-tiap frekuensi

Response Amplitude Operator (RAO) atau sering

disebut sebagai Transfer Function adalah fungsi

respon yang terjadi akibat gelombang dalam

rentang frekuensi yang mengenai struktur offshore

RAO dapat juga didefinisikan sebagai hubungan

antara amplitudo respon terhadap amplitude

gelombang Dapat dinyatakan dengan bentuk

matematis yaitu (ζrespon ζgelombang)

Amplitudo respon bisa berupa gerakan tegangan

maupun getaran RAO juga disebut sebagai

Transfer Function karena RAO merupakan alat

untuk mentransfer beban luar (gelombang) dalam

bentuk respon pada suatu struktur (Chakrabarty

1987) Bentuk umum dari persamaan RAO dalam

fungsi frekuensi adalah sebagai berikut

[ ]

(

)

(

)

(31)

[

]

Dimana

Fungsi densitas spektrum gelombang

[ft2-sec]

Fungsi densitas spektrum respon

gerakan [ft2-sec]

Spektrum respon gerakan [ft]

[ ] Response Amokitudo Operator (RAO)

Amplitudo respon gerakan [ft]

Amplitudo gelombang [ft]

3 ANALISA DAN HASIL

31 Permodelan kapal

Kapal yang akan dilakukan permodelan adalah

Motor Tanker Niria yang dikonversi menjadi

Mooring Storage Tanker menjadi di perairan

Natuna Permodelan kapal dibuat

denganmenggunakan software MAXSURF dengan

acuan General Arrangemen (GA) yang sudah ada

Sebelum membuat model kapal dengan

menggunakan MAXSURF perlu diketahui

beberapa parameter inpit penting yakni data

prinsipal dimension anta lain

- LOA = 22855 meter

- Breadth (B) = 3220 meter

- Height (H) = 1890 meter

- Draft (T) = 1221 meter

32 Hidrostatik

Dari permodelan yang telah kita buat harus

kita calidasi untuk mengetahui seberapa akurat

model kita Validasi yang dilakukan yaitu dengan

membandingkan data hasil perhitungan hidrostatik

hasil output MAXSURF dengan data hidrostatik

MTNIRIA yang sudah ada

Gambar7 Permodelan kapal denga

menggunakan MAXSURF

(30)

Tabel 1 Koreksi hidrostatik dari data yang

sudah ad dengan model

Besaran-besaran hidrostatik yang dibandingkan

meliputi displacement koefesien- koefesien

bentuk letak Centre of bouyancy wetted surface

dan lain-lain seperti yang telah ditunjukan pada

tabel 1 Hasil perhitungan hidrostatik yang

diperoleh dari MAXSURF sudah menunjukan

kesesuaian dengan hidrostatik data MTNIRIA

dimana perbedaannya lt1 Dengan demikian hasil

perancangan lines plan pada tabel 1 adalah valid

untuk dipakai sebagai inputan menghitung

karateristik gerakan kope sway- heave ndash roll pada

MTNIRIA

33 Lines plan

Permodelan kapal yang sudah divalidasi

digunakan pada tahap selanjutnya Sebelumnya

perlu dilakukan perencangan rencanan garis atau

yang disebut lines plan Rencana garis ini diperoleh

dari data offset model yang sudah valid Dalam

studi kasus tentang konversi motor tanker menjadi

Mooring Storage Tanker (MST) pada ldquoMTNiriardquo

data-data yang ada meliputi

Ukuranutama ( L B H T )

Hydrostatics table

General Arrangement

Gambar 8 Lines plan MTNIRIA

34 Analisa Gerakan Kapal

Analisa gerakan dilakukan dengan bantuan

software MOSES Data- data yang diperlukan

untuk analisa gerakan menggunakan MOSES

adalah offset kapal yang digunakan program untuk

mngidentifikasi badan kapal untuk menghitung

luas volume dan displacement Proses tersebut

merupakan salah satu validasi MOSES

Data inputan yang digunakan dalam MOSES

antara lain data lingkungan seperti tinggi dan

periode gelombang kedalaman perairan tipe

gelombang arah sudut datang gelombang kondisi

kapal menyangkut draft kapal radius girasi

Tabel 2 Data Lingkungan

Parameter Value Unit

Kedalaman perairan 125 Meter

Tinggi gelombang signifikan

(H 13)

25 - 4 Meter

Periode gelombang 55 - 7 detik

Berikut ini ditampilkan keluaran MOSES dalam

bentuk visual dan grafik

Measurement Pemod

elan

MT

Niria

Persenta

se ()

LOA (m) 22855 22855 0

LPP (m) 21900 21900 0

B (m) 3220 3220 0

H (m) 1890 1890 0

T (m) 1221 1221 0

Displacement

(Ton)

72712 72682 0000412

76

WSA (m2) 107456 106835 0005813

6

AM (m2) 387271 3906 -

0008522

8

AW (m2) 651016 62826 0036221

6

LCB (m thd

AP)

11113 11510 -

0034491

7

LCF (m thd

AP)

-10580 - 10900

-002928

LKM (m) 299 29850 0001675

KB (m) 6368 6276 0014

Cb 082 0823 -000364

Cp 0832 0826 0007263

Cw 0919 0891 0031425

Cm 0985 0996 -001104

Gambar 9 Model MTNIRIA keluaran

MOSES

Gambar 10 Ilustrasi MTNIRIA dalam

kondisi mooring

Validasi Moses

Validasi MOSES dilakukan sama seperti yang

dilakukan pada Tugas Rancang I dimana validasi

dilakukan dengan membandingkan displacement

dari data yang sudah ad dengan keluaran MOSES

dimana perbedaan displacement tidak boleh dari

05

Gambar 11 Displacement keluaran MOSES

Dari gambar 11 didapat displacament keluaran

MOSES sebesar 743729 Ton Maka untuk

menhitung berapa besar koreksinya digunakan

rumus sebagai berikut

(32)

dari rumus tersebut ditemukan 023 Jadi model

keluaran MOSES valid untuk bisa digunakan ke

tahap selanjutnya

35 Response Amplitude Operator (RAO)

Dari Model MOSES tersebut divariasikan muatan

yang ada didalam tangki kapal sehingga bisa

menghasilkan output amplitudo respon sebagai

berikut

Gambar 12 Grafik RAO gerakan sway

Gambar 13 Grafik RAO gerakan heave

Gambar 14 Grafik RAO gerakan roll

MODEL MST NIRIA

Isometris

Depan

Samping

Atas

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

melewati sepanjang kapal sehingga dapat

dirumuskan

(10)

dimana Fo adalah ampitudo gaya eksitasi

sedangkan merupakan frekuensi gelombang

encountering

24 Gerakan Roll murni ( Uncouple roll motion)

Kapal menjalani gerakan harmonis sederhana

terhadap koordinat axis secara transversal maupun

longitudinal Gerakan tersebut akan berpengaruh

initialvelocity dari kesetimbangan posisi (lihat

gambar 3) sehingga perlu untuk memperhitungkan

momen dari gaya

Rumus umum dari persamaan gerakan akibat

rolling adalah

(11)

dimana Mo merupakan ampitudo momen eksitasi

adalah frekuensi encountering sedangkan

adalah Inertia moment damping moment

dan restoring moment merupakan

exciting moment yang bekerja pada benda

Gambar 3 Ilustrasi kondisi rolling kapal pada

saat still water

(Sumber Mutedjo1999)

karena merupakan gerak rotasional pada gerakan

rolling terdapat empat jenis momen yang bekerja

yaitu

Inertia moment

merupakan virtual massa dari momen inertia dan

merupakan percepatan angular dari rolling

Massa virtual momen inertia kondisi rolling adalah

momen kapal inertia ditambah massa tambah

momen inertia dari rolling

(12)

Ixx =

(13)

Sehingga

(14)

dimana merupakan momen inertia massa

tambah dari kapal untuk gerakan rolling

adalah kuadrat dari jari-jari girasi pada kondisi

rolling adalah momen inersia massa kapal

sedangkan ∆ amp g adalah displasemen dan

kecepatan gravitasi

Menurut Bhatacharya diasumsikan bahwa distribusi

massa secara longitudinal adalah sama dengan

distribusi displacement secara longitudinal

Sehingga distribusi vertical tidak bergitu

berpengaruh dan CG dari kapal adalah di midship

section Catatan bahwa pada bentuk normal kapal

jari-jari girasinya kondisi rolling adalah

(15)

Damping momen

Damping koefesien adalah koefisien redaman dan

b

merupakan momen redaman Damping

koefisien untuk rolling dapat dihitung dengan

pendekatan oleh strip theory yang ditentukan oleh

tiap station dan di integrasikan sebanyak station

Restoring momen

Momen restoring untuk rolling dapat di hitung

dengan perhitungan sederhana sebagai berikut

int

(16) (2223)

(17)

Dimana p adalah massa jenis air laut g adalah

kecepatan gravitasi Ixx adalah momen inertia dari

beban midship area

Exciting momen

Exciting moment untuk rolling dikarenakan tidak

seimbangnya momen akibat dari gelombang

longitudinal axis dari kapal Rolling moment dapat

dengan mudah di naikan ini berarti distribusi

tekanan hydrostatic sebagai berikut

(18)

dimana Mo adalah amplitudo momen eksitasi

sedangkan adalah frekuensi encountering

25 Konsep penggabungan gerakan sway heave

dan roll

Pada tugas akhir ini mengunakan model tangki

2 dimensi dengan dinding yang rigid maka untuk

menganalisa gerakangabungan sway heave dan

roll seperti yang ditunjukan gambar 4 harus

menggunakan persamaan di bawah ini

(19)

(20)

(21)

dimana YZ θ adalah gerakan sway heave dan roll

kemudian Ya Za θa adalah amplitudo gerakan

sway heave dan roll adalah frekuensi

encountering

Hasil yang diperoleh dari persamaan (19) (20) dan

(21) ini akan ditemukan koordinat titik pusat yang

baru akibat penggabungan ketiga gerakan tersebut

Gambar 4 Sketsa Gerakan gabungan

26 Persamaan Gerak sloshing

Untuk analisa gerakan fluida di dalam tangki

sistem koordinat fluida mengikuti perpindahan

gerakan tangki Dengan mengabaikan viskositas

fluida persamaan incompressible euler untuk kasus

dua dimensi dalam perpindahan sisitem koordinat

dapat diturunkan sebagai berikut

(22)

dan

(23)

dimana u w adalah kecepatan fluida arah sumbu y

dan z amp adalah komponen kecepatan fluida

pada sistem koordinat yang bergerak terhadap

sistem koordinat tetap pada arah y dan zθ adalah

kecepatan rolling p adalah tekanan ρ adalah

densitas fluida sedangkan g adalah kecepatan

gravitasi

Gambar 5 perubahan koordinat fluida akibat

gerakan tangki

Persamaan kontiyuitas yang mengatur untuk

aliran incompressible dapat ditulis sebagai berikut

(24)

Kedalaman air h (zt) dari fluida di dalam tangki

dapat diselesaikan dengan memasukkan parameter

ρ v dan w dari kinematic boundary condition dari

free surface Yang mana persamaanya dapat ditulis

sebagai berikut

(25)

dimana h adalah kedalaman fluida di dalam tangki

v amp w adalah kecepatan fluida darah arah sumbu y

dan z

Gambar 6 Pergerakan fluida di

dalam tangki

Dengan mengambil partial differensial dari

persamaan (22) dan (23) terhadap sumbu y dan z

serta menjumlahkan hasilnya maka ditemukan

persamaan tekanan fluida di dalam tangki

(

)

(

) (

) (26)

r

o

l

l

s

w

a

y

kemudian kondisi gradien tekanan di permukaan

solid meliputi

(27)

dan

(28)

Dalam free surfaces boundary kinematic serta

dynamic kondisi harus dipenuhi Karena batasan

masalah yaitu fluida tidak sampai pada pergerakan

high violent motion maka boundary kondisinya

dapat ditulis sebagai berikut

(29)

27 Response Amplitude Operator (RAO)

Metode spektra merupakan cara untuk

mengetahui suatu respon struktur akibat beban

gelombang reguler dalam tiap-tiap frekuensi

Response Amplitude Operator (RAO) atau sering

disebut sebagai Transfer Function adalah fungsi

respon yang terjadi akibat gelombang dalam

rentang frekuensi yang mengenai struktur offshore

RAO dapat juga didefinisikan sebagai hubungan

antara amplitudo respon terhadap amplitude

gelombang Dapat dinyatakan dengan bentuk

matematis yaitu (ζrespon ζgelombang)

Amplitudo respon bisa berupa gerakan tegangan

maupun getaran RAO juga disebut sebagai

Transfer Function karena RAO merupakan alat

untuk mentransfer beban luar (gelombang) dalam

bentuk respon pada suatu struktur (Chakrabarty

1987) Bentuk umum dari persamaan RAO dalam

fungsi frekuensi adalah sebagai berikut

[ ]

(

)

(

)

(31)

[

]

Dimana

Fungsi densitas spektrum gelombang

[ft2-sec]

Fungsi densitas spektrum respon

gerakan [ft2-sec]

Spektrum respon gerakan [ft]

[ ] Response Amokitudo Operator (RAO)

Amplitudo respon gerakan [ft]

Amplitudo gelombang [ft]

3 ANALISA DAN HASIL

31 Permodelan kapal

Kapal yang akan dilakukan permodelan adalah

Motor Tanker Niria yang dikonversi menjadi

Mooring Storage Tanker menjadi di perairan

Natuna Permodelan kapal dibuat

denganmenggunakan software MAXSURF dengan

acuan General Arrangemen (GA) yang sudah ada

Sebelum membuat model kapal dengan

menggunakan MAXSURF perlu diketahui

beberapa parameter inpit penting yakni data

prinsipal dimension anta lain

- LOA = 22855 meter

- Breadth (B) = 3220 meter

- Height (H) = 1890 meter

- Draft (T) = 1221 meter

32 Hidrostatik

Dari permodelan yang telah kita buat harus

kita calidasi untuk mengetahui seberapa akurat

model kita Validasi yang dilakukan yaitu dengan

membandingkan data hasil perhitungan hidrostatik

hasil output MAXSURF dengan data hidrostatik

MTNIRIA yang sudah ada

Gambar7 Permodelan kapal denga

menggunakan MAXSURF

(30)

Tabel 1 Koreksi hidrostatik dari data yang

sudah ad dengan model

Besaran-besaran hidrostatik yang dibandingkan

meliputi displacement koefesien- koefesien

bentuk letak Centre of bouyancy wetted surface

dan lain-lain seperti yang telah ditunjukan pada

tabel 1 Hasil perhitungan hidrostatik yang

diperoleh dari MAXSURF sudah menunjukan

kesesuaian dengan hidrostatik data MTNIRIA

dimana perbedaannya lt1 Dengan demikian hasil

perancangan lines plan pada tabel 1 adalah valid

untuk dipakai sebagai inputan menghitung

karateristik gerakan kope sway- heave ndash roll pada

MTNIRIA

33 Lines plan

Permodelan kapal yang sudah divalidasi

digunakan pada tahap selanjutnya Sebelumnya

perlu dilakukan perencangan rencanan garis atau

yang disebut lines plan Rencana garis ini diperoleh

dari data offset model yang sudah valid Dalam

studi kasus tentang konversi motor tanker menjadi

Mooring Storage Tanker (MST) pada ldquoMTNiriardquo

data-data yang ada meliputi

Ukuranutama ( L B H T )

Hydrostatics table

General Arrangement

Gambar 8 Lines plan MTNIRIA

34 Analisa Gerakan Kapal

Analisa gerakan dilakukan dengan bantuan

software MOSES Data- data yang diperlukan

untuk analisa gerakan menggunakan MOSES

adalah offset kapal yang digunakan program untuk

mngidentifikasi badan kapal untuk menghitung

luas volume dan displacement Proses tersebut

merupakan salah satu validasi MOSES

Data inputan yang digunakan dalam MOSES

antara lain data lingkungan seperti tinggi dan

periode gelombang kedalaman perairan tipe

gelombang arah sudut datang gelombang kondisi

kapal menyangkut draft kapal radius girasi

Tabel 2 Data Lingkungan

Parameter Value Unit

Kedalaman perairan 125 Meter

Tinggi gelombang signifikan

(H 13)

25 - 4 Meter

Periode gelombang 55 - 7 detik

Berikut ini ditampilkan keluaran MOSES dalam

bentuk visual dan grafik

Measurement Pemod

elan

MT

Niria

Persenta

se ()

LOA (m) 22855 22855 0

LPP (m) 21900 21900 0

B (m) 3220 3220 0

H (m) 1890 1890 0

T (m) 1221 1221 0

Displacement

(Ton)

72712 72682 0000412

76

WSA (m2) 107456 106835 0005813

6

AM (m2) 387271 3906 -

0008522

8

AW (m2) 651016 62826 0036221

6

LCB (m thd

AP)

11113 11510 -

0034491

7

LCF (m thd

AP)

-10580 - 10900

-002928

LKM (m) 299 29850 0001675

KB (m) 6368 6276 0014

Cb 082 0823 -000364

Cp 0832 0826 0007263

Cw 0919 0891 0031425

Cm 0985 0996 -001104

Gambar 9 Model MTNIRIA keluaran

MOSES

Gambar 10 Ilustrasi MTNIRIA dalam

kondisi mooring

Validasi Moses

Validasi MOSES dilakukan sama seperti yang

dilakukan pada Tugas Rancang I dimana validasi

dilakukan dengan membandingkan displacement

dari data yang sudah ad dengan keluaran MOSES

dimana perbedaan displacement tidak boleh dari

05

Gambar 11 Displacement keluaran MOSES

Dari gambar 11 didapat displacament keluaran

MOSES sebesar 743729 Ton Maka untuk

menhitung berapa besar koreksinya digunakan

rumus sebagai berikut

(32)

dari rumus tersebut ditemukan 023 Jadi model

keluaran MOSES valid untuk bisa digunakan ke

tahap selanjutnya

35 Response Amplitude Operator (RAO)

Dari Model MOSES tersebut divariasikan muatan

yang ada didalam tangki kapal sehingga bisa

menghasilkan output amplitudo respon sebagai

berikut

Gambar 12 Grafik RAO gerakan sway

Gambar 13 Grafik RAO gerakan heave

Gambar 14 Grafik RAO gerakan roll

MODEL MST NIRIA

Isometris

Depan

Samping

Atas

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

25 Konsep penggabungan gerakan sway heave

dan roll

Pada tugas akhir ini mengunakan model tangki

2 dimensi dengan dinding yang rigid maka untuk

menganalisa gerakangabungan sway heave dan

roll seperti yang ditunjukan gambar 4 harus

menggunakan persamaan di bawah ini

(19)

(20)

(21)

dimana YZ θ adalah gerakan sway heave dan roll

kemudian Ya Za θa adalah amplitudo gerakan

sway heave dan roll adalah frekuensi

encountering

Hasil yang diperoleh dari persamaan (19) (20) dan

(21) ini akan ditemukan koordinat titik pusat yang

baru akibat penggabungan ketiga gerakan tersebut

Gambar 4 Sketsa Gerakan gabungan

26 Persamaan Gerak sloshing

Untuk analisa gerakan fluida di dalam tangki

sistem koordinat fluida mengikuti perpindahan

gerakan tangki Dengan mengabaikan viskositas

fluida persamaan incompressible euler untuk kasus

dua dimensi dalam perpindahan sisitem koordinat

dapat diturunkan sebagai berikut

(22)

dan

(23)

dimana u w adalah kecepatan fluida arah sumbu y

dan z amp adalah komponen kecepatan fluida

pada sistem koordinat yang bergerak terhadap

sistem koordinat tetap pada arah y dan zθ adalah

kecepatan rolling p adalah tekanan ρ adalah

densitas fluida sedangkan g adalah kecepatan

gravitasi

Gambar 5 perubahan koordinat fluida akibat

gerakan tangki

Persamaan kontiyuitas yang mengatur untuk

aliran incompressible dapat ditulis sebagai berikut

(24)

Kedalaman air h (zt) dari fluida di dalam tangki

dapat diselesaikan dengan memasukkan parameter

ρ v dan w dari kinematic boundary condition dari

free surface Yang mana persamaanya dapat ditulis

sebagai berikut

(25)

dimana h adalah kedalaman fluida di dalam tangki

v amp w adalah kecepatan fluida darah arah sumbu y

dan z

Gambar 6 Pergerakan fluida di

dalam tangki

Dengan mengambil partial differensial dari

persamaan (22) dan (23) terhadap sumbu y dan z

serta menjumlahkan hasilnya maka ditemukan

persamaan tekanan fluida di dalam tangki

(

)

(

) (

) (26)

r

o

l

l

s

w

a

y

kemudian kondisi gradien tekanan di permukaan

solid meliputi

(27)

dan

(28)

Dalam free surfaces boundary kinematic serta

dynamic kondisi harus dipenuhi Karena batasan

masalah yaitu fluida tidak sampai pada pergerakan

high violent motion maka boundary kondisinya

dapat ditulis sebagai berikut

(29)

27 Response Amplitude Operator (RAO)

Metode spektra merupakan cara untuk

mengetahui suatu respon struktur akibat beban

gelombang reguler dalam tiap-tiap frekuensi

Response Amplitude Operator (RAO) atau sering

disebut sebagai Transfer Function adalah fungsi

respon yang terjadi akibat gelombang dalam

rentang frekuensi yang mengenai struktur offshore

RAO dapat juga didefinisikan sebagai hubungan

antara amplitudo respon terhadap amplitude

gelombang Dapat dinyatakan dengan bentuk

matematis yaitu (ζrespon ζgelombang)

Amplitudo respon bisa berupa gerakan tegangan

maupun getaran RAO juga disebut sebagai

Transfer Function karena RAO merupakan alat

untuk mentransfer beban luar (gelombang) dalam

bentuk respon pada suatu struktur (Chakrabarty

1987) Bentuk umum dari persamaan RAO dalam

fungsi frekuensi adalah sebagai berikut

[ ]

(

)

(

)

(31)

[

]

Dimana

Fungsi densitas spektrum gelombang

[ft2-sec]

Fungsi densitas spektrum respon

gerakan [ft2-sec]

Spektrum respon gerakan [ft]

[ ] Response Amokitudo Operator (RAO)

Amplitudo respon gerakan [ft]

Amplitudo gelombang [ft]

3 ANALISA DAN HASIL

31 Permodelan kapal

Kapal yang akan dilakukan permodelan adalah

Motor Tanker Niria yang dikonversi menjadi

Mooring Storage Tanker menjadi di perairan

Natuna Permodelan kapal dibuat

denganmenggunakan software MAXSURF dengan

acuan General Arrangemen (GA) yang sudah ada

Sebelum membuat model kapal dengan

menggunakan MAXSURF perlu diketahui

beberapa parameter inpit penting yakni data

prinsipal dimension anta lain

- LOA = 22855 meter

- Breadth (B) = 3220 meter

- Height (H) = 1890 meter

- Draft (T) = 1221 meter

32 Hidrostatik

Dari permodelan yang telah kita buat harus

kita calidasi untuk mengetahui seberapa akurat

model kita Validasi yang dilakukan yaitu dengan

membandingkan data hasil perhitungan hidrostatik

hasil output MAXSURF dengan data hidrostatik

MTNIRIA yang sudah ada

Gambar7 Permodelan kapal denga

menggunakan MAXSURF

(30)

Tabel 1 Koreksi hidrostatik dari data yang

sudah ad dengan model

Besaran-besaran hidrostatik yang dibandingkan

meliputi displacement koefesien- koefesien

bentuk letak Centre of bouyancy wetted surface

dan lain-lain seperti yang telah ditunjukan pada

tabel 1 Hasil perhitungan hidrostatik yang

diperoleh dari MAXSURF sudah menunjukan

kesesuaian dengan hidrostatik data MTNIRIA

dimana perbedaannya lt1 Dengan demikian hasil

perancangan lines plan pada tabel 1 adalah valid

untuk dipakai sebagai inputan menghitung

karateristik gerakan kope sway- heave ndash roll pada

MTNIRIA

33 Lines plan

Permodelan kapal yang sudah divalidasi

digunakan pada tahap selanjutnya Sebelumnya

perlu dilakukan perencangan rencanan garis atau

yang disebut lines plan Rencana garis ini diperoleh

dari data offset model yang sudah valid Dalam

studi kasus tentang konversi motor tanker menjadi

Mooring Storage Tanker (MST) pada ldquoMTNiriardquo

data-data yang ada meliputi

Ukuranutama ( L B H T )

Hydrostatics table

General Arrangement

Gambar 8 Lines plan MTNIRIA

34 Analisa Gerakan Kapal

Analisa gerakan dilakukan dengan bantuan

software MOSES Data- data yang diperlukan

untuk analisa gerakan menggunakan MOSES

adalah offset kapal yang digunakan program untuk

mngidentifikasi badan kapal untuk menghitung

luas volume dan displacement Proses tersebut

merupakan salah satu validasi MOSES

Data inputan yang digunakan dalam MOSES

antara lain data lingkungan seperti tinggi dan

periode gelombang kedalaman perairan tipe

gelombang arah sudut datang gelombang kondisi

kapal menyangkut draft kapal radius girasi

Tabel 2 Data Lingkungan

Parameter Value Unit

Kedalaman perairan 125 Meter

Tinggi gelombang signifikan

(H 13)

25 - 4 Meter

Periode gelombang 55 - 7 detik

Berikut ini ditampilkan keluaran MOSES dalam

bentuk visual dan grafik

Measurement Pemod

elan

MT

Niria

Persenta

se ()

LOA (m) 22855 22855 0

LPP (m) 21900 21900 0

B (m) 3220 3220 0

H (m) 1890 1890 0

T (m) 1221 1221 0

Displacement

(Ton)

72712 72682 0000412

76

WSA (m2) 107456 106835 0005813

6

AM (m2) 387271 3906 -

0008522

8

AW (m2) 651016 62826 0036221

6

LCB (m thd

AP)

11113 11510 -

0034491

7

LCF (m thd

AP)

-10580 - 10900

-002928

LKM (m) 299 29850 0001675

KB (m) 6368 6276 0014

Cb 082 0823 -000364

Cp 0832 0826 0007263

Cw 0919 0891 0031425

Cm 0985 0996 -001104

Gambar 9 Model MTNIRIA keluaran

MOSES

Gambar 10 Ilustrasi MTNIRIA dalam

kondisi mooring

Validasi Moses

Validasi MOSES dilakukan sama seperti yang

dilakukan pada Tugas Rancang I dimana validasi

dilakukan dengan membandingkan displacement

dari data yang sudah ad dengan keluaran MOSES

dimana perbedaan displacement tidak boleh dari

05

Gambar 11 Displacement keluaran MOSES

Dari gambar 11 didapat displacament keluaran

MOSES sebesar 743729 Ton Maka untuk

menhitung berapa besar koreksinya digunakan

rumus sebagai berikut

(32)

dari rumus tersebut ditemukan 023 Jadi model

keluaran MOSES valid untuk bisa digunakan ke

tahap selanjutnya

35 Response Amplitude Operator (RAO)

Dari Model MOSES tersebut divariasikan muatan

yang ada didalam tangki kapal sehingga bisa

menghasilkan output amplitudo respon sebagai

berikut

Gambar 12 Grafik RAO gerakan sway

Gambar 13 Grafik RAO gerakan heave

Gambar 14 Grafik RAO gerakan roll

MODEL MST NIRIA

Isometris

Depan

Samping

Atas

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

kemudian kondisi gradien tekanan di permukaan

solid meliputi

(27)

dan

(28)

Dalam free surfaces boundary kinematic serta

dynamic kondisi harus dipenuhi Karena batasan

masalah yaitu fluida tidak sampai pada pergerakan

high violent motion maka boundary kondisinya

dapat ditulis sebagai berikut

(29)

27 Response Amplitude Operator (RAO)

Metode spektra merupakan cara untuk

mengetahui suatu respon struktur akibat beban

gelombang reguler dalam tiap-tiap frekuensi

Response Amplitude Operator (RAO) atau sering

disebut sebagai Transfer Function adalah fungsi

respon yang terjadi akibat gelombang dalam

rentang frekuensi yang mengenai struktur offshore

RAO dapat juga didefinisikan sebagai hubungan

antara amplitudo respon terhadap amplitude

gelombang Dapat dinyatakan dengan bentuk

matematis yaitu (ζrespon ζgelombang)

Amplitudo respon bisa berupa gerakan tegangan

maupun getaran RAO juga disebut sebagai

Transfer Function karena RAO merupakan alat

untuk mentransfer beban luar (gelombang) dalam

bentuk respon pada suatu struktur (Chakrabarty

1987) Bentuk umum dari persamaan RAO dalam

fungsi frekuensi adalah sebagai berikut

[ ]

(

)

(

)

(31)

[

]

Dimana

Fungsi densitas spektrum gelombang

[ft2-sec]

Fungsi densitas spektrum respon

gerakan [ft2-sec]

Spektrum respon gerakan [ft]

[ ] Response Amokitudo Operator (RAO)

Amplitudo respon gerakan [ft]

Amplitudo gelombang [ft]

3 ANALISA DAN HASIL

31 Permodelan kapal

Kapal yang akan dilakukan permodelan adalah

Motor Tanker Niria yang dikonversi menjadi

Mooring Storage Tanker menjadi di perairan

Natuna Permodelan kapal dibuat

denganmenggunakan software MAXSURF dengan

acuan General Arrangemen (GA) yang sudah ada

Sebelum membuat model kapal dengan

menggunakan MAXSURF perlu diketahui

beberapa parameter inpit penting yakni data

prinsipal dimension anta lain

- LOA = 22855 meter

- Breadth (B) = 3220 meter

- Height (H) = 1890 meter

- Draft (T) = 1221 meter

32 Hidrostatik

Dari permodelan yang telah kita buat harus

kita calidasi untuk mengetahui seberapa akurat

model kita Validasi yang dilakukan yaitu dengan

membandingkan data hasil perhitungan hidrostatik

hasil output MAXSURF dengan data hidrostatik

MTNIRIA yang sudah ada

Gambar7 Permodelan kapal denga

menggunakan MAXSURF

(30)

Tabel 1 Koreksi hidrostatik dari data yang

sudah ad dengan model

Besaran-besaran hidrostatik yang dibandingkan

meliputi displacement koefesien- koefesien

bentuk letak Centre of bouyancy wetted surface

dan lain-lain seperti yang telah ditunjukan pada

tabel 1 Hasil perhitungan hidrostatik yang

diperoleh dari MAXSURF sudah menunjukan

kesesuaian dengan hidrostatik data MTNIRIA

dimana perbedaannya lt1 Dengan demikian hasil

perancangan lines plan pada tabel 1 adalah valid

untuk dipakai sebagai inputan menghitung

karateristik gerakan kope sway- heave ndash roll pada

MTNIRIA

33 Lines plan

Permodelan kapal yang sudah divalidasi

digunakan pada tahap selanjutnya Sebelumnya

perlu dilakukan perencangan rencanan garis atau

yang disebut lines plan Rencana garis ini diperoleh

dari data offset model yang sudah valid Dalam

studi kasus tentang konversi motor tanker menjadi

Mooring Storage Tanker (MST) pada ldquoMTNiriardquo

data-data yang ada meliputi

Ukuranutama ( L B H T )

Hydrostatics table

General Arrangement

Gambar 8 Lines plan MTNIRIA

34 Analisa Gerakan Kapal

Analisa gerakan dilakukan dengan bantuan

software MOSES Data- data yang diperlukan

untuk analisa gerakan menggunakan MOSES

adalah offset kapal yang digunakan program untuk

mngidentifikasi badan kapal untuk menghitung

luas volume dan displacement Proses tersebut

merupakan salah satu validasi MOSES

Data inputan yang digunakan dalam MOSES

antara lain data lingkungan seperti tinggi dan

periode gelombang kedalaman perairan tipe

gelombang arah sudut datang gelombang kondisi

kapal menyangkut draft kapal radius girasi

Tabel 2 Data Lingkungan

Parameter Value Unit

Kedalaman perairan 125 Meter

Tinggi gelombang signifikan

(H 13)

25 - 4 Meter

Periode gelombang 55 - 7 detik

Berikut ini ditampilkan keluaran MOSES dalam

bentuk visual dan grafik

Measurement Pemod

elan

MT

Niria

Persenta

se ()

LOA (m) 22855 22855 0

LPP (m) 21900 21900 0

B (m) 3220 3220 0

H (m) 1890 1890 0

T (m) 1221 1221 0

Displacement

(Ton)

72712 72682 0000412

76

WSA (m2) 107456 106835 0005813

6

AM (m2) 387271 3906 -

0008522

8

AW (m2) 651016 62826 0036221

6

LCB (m thd

AP)

11113 11510 -

0034491

7

LCF (m thd

AP)

-10580 - 10900

-002928

LKM (m) 299 29850 0001675

KB (m) 6368 6276 0014

Cb 082 0823 -000364

Cp 0832 0826 0007263

Cw 0919 0891 0031425

Cm 0985 0996 -001104

Gambar 9 Model MTNIRIA keluaran

MOSES

Gambar 10 Ilustrasi MTNIRIA dalam

kondisi mooring

Validasi Moses

Validasi MOSES dilakukan sama seperti yang

dilakukan pada Tugas Rancang I dimana validasi

dilakukan dengan membandingkan displacement

dari data yang sudah ad dengan keluaran MOSES

dimana perbedaan displacement tidak boleh dari

05

Gambar 11 Displacement keluaran MOSES

Dari gambar 11 didapat displacament keluaran

MOSES sebesar 743729 Ton Maka untuk

menhitung berapa besar koreksinya digunakan

rumus sebagai berikut

(32)

dari rumus tersebut ditemukan 023 Jadi model

keluaran MOSES valid untuk bisa digunakan ke

tahap selanjutnya

35 Response Amplitude Operator (RAO)

Dari Model MOSES tersebut divariasikan muatan

yang ada didalam tangki kapal sehingga bisa

menghasilkan output amplitudo respon sebagai

berikut

Gambar 12 Grafik RAO gerakan sway

Gambar 13 Grafik RAO gerakan heave

Gambar 14 Grafik RAO gerakan roll

MODEL MST NIRIA

Isometris

Depan

Samping

Atas

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

Tabel 1 Koreksi hidrostatik dari data yang

sudah ad dengan model

Besaran-besaran hidrostatik yang dibandingkan

meliputi displacement koefesien- koefesien

bentuk letak Centre of bouyancy wetted surface

dan lain-lain seperti yang telah ditunjukan pada

tabel 1 Hasil perhitungan hidrostatik yang

diperoleh dari MAXSURF sudah menunjukan

kesesuaian dengan hidrostatik data MTNIRIA

dimana perbedaannya lt1 Dengan demikian hasil

perancangan lines plan pada tabel 1 adalah valid

untuk dipakai sebagai inputan menghitung

karateristik gerakan kope sway- heave ndash roll pada

MTNIRIA

33 Lines plan

Permodelan kapal yang sudah divalidasi

digunakan pada tahap selanjutnya Sebelumnya

perlu dilakukan perencangan rencanan garis atau

yang disebut lines plan Rencana garis ini diperoleh

dari data offset model yang sudah valid Dalam

studi kasus tentang konversi motor tanker menjadi

Mooring Storage Tanker (MST) pada ldquoMTNiriardquo

data-data yang ada meliputi

Ukuranutama ( L B H T )

Hydrostatics table

General Arrangement

Gambar 8 Lines plan MTNIRIA

34 Analisa Gerakan Kapal

Analisa gerakan dilakukan dengan bantuan

software MOSES Data- data yang diperlukan

untuk analisa gerakan menggunakan MOSES

adalah offset kapal yang digunakan program untuk

mngidentifikasi badan kapal untuk menghitung

luas volume dan displacement Proses tersebut

merupakan salah satu validasi MOSES

Data inputan yang digunakan dalam MOSES

antara lain data lingkungan seperti tinggi dan

periode gelombang kedalaman perairan tipe

gelombang arah sudut datang gelombang kondisi

kapal menyangkut draft kapal radius girasi

Tabel 2 Data Lingkungan

Parameter Value Unit

Kedalaman perairan 125 Meter

Tinggi gelombang signifikan

(H 13)

25 - 4 Meter

Periode gelombang 55 - 7 detik

Berikut ini ditampilkan keluaran MOSES dalam

bentuk visual dan grafik

Measurement Pemod

elan

MT

Niria

Persenta

se ()

LOA (m) 22855 22855 0

LPP (m) 21900 21900 0

B (m) 3220 3220 0

H (m) 1890 1890 0

T (m) 1221 1221 0

Displacement

(Ton)

72712 72682 0000412

76

WSA (m2) 107456 106835 0005813

6

AM (m2) 387271 3906 -

0008522

8

AW (m2) 651016 62826 0036221

6

LCB (m thd

AP)

11113 11510 -

0034491

7

LCF (m thd

AP)

-10580 - 10900

-002928

LKM (m) 299 29850 0001675

KB (m) 6368 6276 0014

Cb 082 0823 -000364

Cp 0832 0826 0007263

Cw 0919 0891 0031425

Cm 0985 0996 -001104

Gambar 9 Model MTNIRIA keluaran

MOSES

Gambar 10 Ilustrasi MTNIRIA dalam

kondisi mooring

Validasi Moses

Validasi MOSES dilakukan sama seperti yang

dilakukan pada Tugas Rancang I dimana validasi

dilakukan dengan membandingkan displacement

dari data yang sudah ad dengan keluaran MOSES

dimana perbedaan displacement tidak boleh dari

05

Gambar 11 Displacement keluaran MOSES

Dari gambar 11 didapat displacament keluaran

MOSES sebesar 743729 Ton Maka untuk

menhitung berapa besar koreksinya digunakan

rumus sebagai berikut

(32)

dari rumus tersebut ditemukan 023 Jadi model

keluaran MOSES valid untuk bisa digunakan ke

tahap selanjutnya

35 Response Amplitude Operator (RAO)

Dari Model MOSES tersebut divariasikan muatan

yang ada didalam tangki kapal sehingga bisa

menghasilkan output amplitudo respon sebagai

berikut

Gambar 12 Grafik RAO gerakan sway

Gambar 13 Grafik RAO gerakan heave

Gambar 14 Grafik RAO gerakan roll

MODEL MST NIRIA

Isometris

Depan

Samping

Atas

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

Gambar 9 Model MTNIRIA keluaran

MOSES

Gambar 10 Ilustrasi MTNIRIA dalam

kondisi mooring

Validasi Moses

Validasi MOSES dilakukan sama seperti yang

dilakukan pada Tugas Rancang I dimana validasi

dilakukan dengan membandingkan displacement

dari data yang sudah ad dengan keluaran MOSES

dimana perbedaan displacement tidak boleh dari

05

Gambar 11 Displacement keluaran MOSES

Dari gambar 11 didapat displacament keluaran

MOSES sebesar 743729 Ton Maka untuk

menhitung berapa besar koreksinya digunakan

rumus sebagai berikut

(32)

dari rumus tersebut ditemukan 023 Jadi model

keluaran MOSES valid untuk bisa digunakan ke

tahap selanjutnya

35 Response Amplitude Operator (RAO)

Dari Model MOSES tersebut divariasikan muatan

yang ada didalam tangki kapal sehingga bisa

menghasilkan output amplitudo respon sebagai

berikut

Gambar 12 Grafik RAO gerakan sway

Gambar 13 Grafik RAO gerakan heave

Gambar 14 Grafik RAO gerakan roll

MODEL MST NIRIA

Isometris

Depan

Samping

Atas

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

Grafik RAO untuk gerakan sway pada gambar

(12) mula-mula cenderung menurun secara gradual

kemudian naik sedikit dan kembali turun secara

drastis Kemudian dari grafik diatas dapat ditarik

kesimpulan bahwa pada gerakan sway dengan

muatan 80 memiliki amplitudo maksimal paling

kecil dibandingkan dengan tangki yang berisikan

muatan 50 30 dan 20 Dengan demikian

dapat dikatakan untuk gerakan sway bahwa

semakin besar muatan tangki maka amplitudonya

semakin kecil

Untuk gerakan heave pada gambar (13)

karateristikk dari masing-masing RAO hanya

berbeda ketika muatan berisikan 80 dimana

pada kondisi tersebut terdapat 2 puncak Mula-

mula grafik RAO naik hingga mencapai puncak

pada frekuensi 07 radsec kemudian menurun

secara gradual hingga frekuensi 1 radsec dan naik

lagi hingga frekuensi 12 radsec dan selanjutnya

menurun secara drastis Sedangkan untuk kondisi

muatan 50 30 dan 20 karaterisitik RAO

hampir sama dimana mula-mula grafik naik hingga

frekuensi tertentu dan selanjutnya menurun secara

gradual Dari grafik di atas juga dapat ditarik

kesimpulan bahwa semakin besar muatan tangki

maka amplitudo maksimal gerakan heavenya

semakin besar

Pada grafik RAO gerakan roll gambar (14)

karaterisktik hampir sama pada setiap variasi

muatan Mula-mula naik secara gradual hingga

frekuensi tertentu dan kemudian turun secara

gradual Dari grafik RAO gerakan roll tersebut juga

dapat disimpulkan bahwa momen maksimal

berbanding lurus dengan kondisi muatan di dalam

tangki Jadi semakin besar muatan di dalam tangki

maka momen gerakan roll juga semakin besar

Berikut adalah tabel frekuensi natural dari

masing-masing gerakan

Tabel 3 frekuensi natural gerakan

36 Coupling motion on the tank

Gerakan tangki akibat coupling motion

didapat dengan memilih Respon Amplitude

Operator yang terbesar dari setiap gerakan (sway

heave dan roll) Dari situ kita bisa dapat persamaan

dari ketiga gerakan setiap gerakan dan

selanjutnnya kita bentuk grafik dalam fungsi waktu

untuk setiap gerakan Maka dari grafik tersebut kita

bisa membaca bagaimana gerakan tangki pada

waktu tertentu akibat gerakan coupling sway

heave dan roll Berikut adalah grafik gerakan

tangki dalam kondisi waktu tertentu dengan

berbagai variasi muatan

Gambar 15 gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 80 load

Gambar 16 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 50 load

Gambar 17 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 30 load

Gambar 18 Gerakan tangki akibat coupling

motion kondisi 20 load

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

TIME (SECOND)

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 5 10 15 20

sway

heave

roll

-20

-10

0

10

20

0 5 10 15

sway

heave

roll

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

37 Analisis Tekanan pada tangki

Pada kondisi 80 seperti yang ditunjukan pada

gambar 19 ini didapat distribusi tekanan pada

dinding-dinding tangki dimana besar tekanan

maksimal untuk kondisi 80 ini sebesra 788 Pa

Kontour tekanan paling besar ditunjukan dengan

penggunaan warna merah Gambar distribusi

tekanan ini merupakan hasil output ANSYS Fluent

yang langsung menyeleksi tekanan maksimal yang

terjadi dalam rentang waktu 2 periode gerakan

gabungan dari Gambar grafik 15

Gambar 19 Kontour Pressure pada kondisi

muatan 80

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 50

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 418 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1360 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

50

Untuk tekanan maksimal pada kondisi 30

distribusi tekanan yang dihasilkan dari ANSYS

Fluent ditunjukan pada gambar 419 dimana

tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 1530 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

30

Sedangkan untuk tekanan maksimal pada kondisi

20 distribusi tekanan yang dihasilkan dari

ANSYS Fluent ditunjukan pada gambar 420

dimana tekanan maksimal yang terjadi pada kondisi

tersebut sebesar 2780 Pa

Gambar 20 Kontour Pressure pada kondisi

20

Dari hasil tekanan maksimal yang didapat pada

dinding tangki dapat dibuat suatu grafik yang

menunjukan hubungan antara tekanan dengan

variasi muatan yang dilakukan yang ditunjukan

pada Gambar 421

Gambar 21 Grafik hubungan tekanan dengan

variasi muatan

Gambar 21 menunjukan penurunan tekanan

maksimal yang terjadi pada dinding tangki

berbanding lurus dengan semakin besarnya muatan

di dalam tangki sehingga bisa disimpulkan bahwa

semakin besar muatannya maka semakin kecil

0

1000

2000

3000

0 50 100

Presure (Pa)

Tank Fill ( Persen)

Hubungan tekanan dengan Filling tank

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

tekanannya karena disebabkan oleh permukaan

bebas yang ada didalam tangki Jadi ketika tangki

permukaan bebasnya semakin besar maka momen

yang bekerja pada tangki akan semakin besar

sehingga adukan muatan semakin besar dan

menimbulkan tekanan yang besar pula

4 KESIMPULAN DAN SARAN

41Kesimpulan

1 Dari hasil perhitungan dengan MOSES

didapat peak Response Ampitude Operator

(RAO) dari gerakan sway heave dan roll

pada kondisi 80 muatan masing-masing

adalah 215 mm pada frekuensi 025

radsec 434 mm pada frekuensi 069

radsec dan 6523 degm pada frekuensi

078 radsec Untuk kondisi 50 muatan

peak RAO ketiga gerakan adalah 183

mm pada frekuensi 025 radsec 352

mm pada frekuensi 078 radsec dan

6281 degm dengan frekuensi 084

radsec Untuk kondisi 30 peak RAO

ketiga gerakan adalah 216 mm pada

frekuensi 025 radsec 296 mm pada

frekuensi 074 radsec dan 6066 degm

pada frekuensi 096 radsec Sedangkan

pada kondisi 20 muatan peak RAO

gerakan sway heave dan roll adalah 113

mm pada frekuensi 025 radsec 0655

mm pada frekuensi 025 radsec dan 568

degm pada frekuensi 115 radsec

2 Dari hasil pemodelan gerak fluida di

dalam tangki dengan ANSYS fluent di

dapat tekanan yang terjadi pada tangki

Dimana tekanan maksimal yang terjadi

berada pada dinding kanan bawah dan kiri

bawah tangki dimana dengan muatan 80

sebesar 788 Pa muatan 50 sebesar

1360 Pa muatan 30 sebesar 1530 Pa

dan untuk muatan 20 sebesar 2780 Pa

42 Saran

1 Untuk kasus tugas akhir ini bisa

dikembangkan dengan menggunakan

kondisi laut yang lebih real yaitu dengan

menggunakan gelombang irregular

dengan spektrum sesuai dengan daerah

operasi bangunan laut tersebut

2 Permodelan tangki bisa dibuat secara 3

dimensi dengan 6 derajat kebebasan

gerakan kapal agar lebih terlihat gerakan

fluida di dalam tangki secara keseluruhan

5 Daftar Pustaka

Bathacarya R Dynamic of Marine Vehicles John

Wiley and Sons Inc 1978

Chakrabarti S K Hydrodynamic of Offshore

Structure Springer Verlag Berlin1987

Chakrabarti SK Handbook Of Offshore

Engineering Volume 1 Offshore Structure

Analysis Inc 2004

Chen BF and Huang CF ldquoNonlinear

Hydrodynamic Pressure Generated by a

Moving High Rise Shore Cylinderrdquo Ocean

Engineering 24(3) 201-216 1997

Chen BFand Chiang HW rdquo Complete Two-

Dimensional Analysis of Sea-Wave-Induced

Fully Non-linear Sloshing Fluid in a Rigid

Floating Tankrdquo Ocean Engineering 27 953-

977 2000

Faltinsen OM ldquoA Numerical Non-linear Method

of Sloshing in Tanks with Two Dimensional

Flowrdquo J Ship Res 31(2) (1978) 125-135

2009

Francescutto et al ldquo An Experimental Study of the

Coupling Between Roll Motion and Sloshing

in a Comparmentrdquo Proceedings of thr Fourth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Osaka Japan 1994

Gaillarde G Ledoux A and Lynch M

rdquoCoupling Between Liquefied Gas and

Vesselrsquos Motion for Partially Filled Tanks

Effect on Seakeepingrdquo Design amp Operation of

Gas Carriers RINA London UK 2004

Huang TC(Ed) Engineering Mechanics Vol 2

DynamicsAddison-Wesley Publishing

Company Ltd Reading MA 1967

Indiyono P Hidrodinamika Bangunan Lepas

Pantai SIC Surabaya 2003

Kim B and Shin YS ldquo Coupled Seakeeping with

Liquid Sloshing in Ship Tanks ldquo Proceedings

of the ASME 27th

International Conference on

Offshore Mechanics and Artic Engineering

Estoril Portugal 2008

Kim Y Nam BW Kim DW and Kim YS

ldquoStudy On Coupling Effect of Ship Motion

and Sloshingrdquo Ocean Engineering 34 2176-

2187 2007

Lee SJ Kim MH and Lee DH ldquoEffect of

LNG Tank Sloshing on The Global Motion

Of LNGrdquo Ocean Engineering 34 10-20

2007

Leick R ldquoConversion and New Buildrdquo FPSO

Workshop Proceedings Presentation 8 June

2000

Liu Z and Huang Y ldquoA New Method for Large

Amplitude Sloshing Problemsrdquo Journal of

Sound and Vibration 175 (2) 185-195 1994

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011

Mardiansah A ldquoAnalisisa Stabilitas Akibat Konversi

Motor Tanker (MT) Niria menjadi Mooring

Storage Tankerrdquo Tugas Akhir S1 Jurusan Teknik

Kelautan ITS 2011

Molin B Remy F Rigaud S and De Jouette Ch

ldquoLNG-FPSOrsquos Frequency Domain Coupled

Analysis of Support and Liquid Cargo Motionrdquo In

Proceedings of the IMAM Conference Rethymnon

Greece 2002

Murtedjo M Teori Bangunan Apung Surabaya 1999

Nurfadiyah ldquoAnalisa Kekuatan Konstruksi Aft dan Bow

Chain Stopper Akibat Konversi Motor Tanker

menjadi Mooring Storage Tanker (MST)rdquo Tugas

Akhir S1 Jurusan Teknik Kelautan ITS 2011

Potthurst R ldquoTanker Conversion to FPSOrdquo OGP

Marine Risk Workshop Proceedings 2003

Seokkyu Cho et al ldquo Studies on the Coupled Dynamics

of Ship Motion and Sloshing including Multi-Body

Interactionsrdquo Proceedings of the seventeenth

International Offshore and Polar Engineering

Conference Lisbon Portugal 2007

wwwict-silatakses12November2011