dinamika kapal

Karakteristik utama kapal:

1. Harus mengapung dengan posisi tegak yang stabil
2. Melaju dengan kecepatan yang cukup
3. Mampu melakukan manuver dilautan maupun di perairan terbatas
4. Mampu bertahan terhadap cuaca extreme dan wave impact

•       Contoh kapal di samudera

Beberapa aspek yang penting untuk performansi suatu kapal di perairan laut tergantung dari permintaan operator kapal namun ada beberapa item secara umum yang harus di investigasi saat kapal harus laik laut diantaranya sebagai berikut :

•       Excessive motion/gerakan yang tak di inginkan yang dapat mengganggu stabilitas dan menyebabkan ketidaknyaman ABK dan penumpang

•       Tegangan tambah yang diakibatkan impak gelombang dan ship bending

•       Inertial force yang menyebabkan kerusakan peralatan,struktur kapal

•       Hempasan akibat green water menyebabkan kerusakan peralatan dan pengurangan liability

•       Slamming :

•       Pengurangan kecepatan dan kondisi propeller dibawah saat akan start

•       Ship handling quality

Untuk menginvestigasi permasalahan dari gerakan kapal dapat di lakukan dengan empat cara diantaranya :

1. Analitis(Analytically)
2. Experiment (experimentally)
3. Empiris(Empirically)
4. Secara langsung(Directly)

Simple harmonic motion

-          Gelombang lautan pada umunya adalah random(acak) tetapi secara umum ada beberapa seri teori gelombang yang bisa didapatkan dari teori gelombang regular.

-          Walaupun gelombang di idealisasikan tetapi sangat berpengaruh dalam desain bangunan laut maupun apung lainnya.

•       Gelombang regular adalah gelombang yang memiliki karakteristik periode waktu(T) yang mana tiap satu siklus gelombang memiliki bentuk yang sama

•       Gelombang regular memiliki bentuk yang sama tiap 1 siklus tetapi memiliki properties yang berbeda didalamnya

•       Parameter yang penting dalam teori gelombang adalah

                        Periode gelombang(T)

                        Tinggi gelombang(H)

                        Kedalaman air(d)

Selain itu hal yang perlu diketahu adalah

1. Panjang gelombang
2. Kecepatan gelombang
3. Frekuensi
4. Elevasi gelombang
5. Horizontal water particle velocity(u)
6. Vertical water particle velocity(v)
7. Horizontal water particle acceleration(ů)
8. Vertical water particle velocity(     )

•       Berdasarkan gambar tersebut maka

Perpindahan(displacement)

Ø   OP’ =>   Z  =Za cosωt

Kecepatan(velocity)

Ø   P’ =  - Zaω sinωt

Percepatan(acceleration)

Ø  P’’ = - Za ^w2 cosωt

Salah satu idealisasi bentuk gelombang air adalah sinusoidal curve,apakah itu kurva sinus maupun kurva cosinus

Dimana kecepatan gelombang c=w/k

Dan frekuensi dan periode gelombang w=2phi.f / w=2phi/T

Konstanta gel. K=2phi/L

Maka kecepatan gelombang juga bisa didapatkan dengan cara  c=L/T

Pada saat gelombang menabrak kapal terdapat beberapa posisi diantaranya :

Ø  Head Sea yaitu gelombang datang dari arah belakang kapal(sudut antara gelombang dan kapal 180 derajat)

Ø  Following Sea (sudut antara gelombang dan kapal 0 derajat)

Ø  Beam Sea (sudut antara gelombang dan kapal 90 derajat)

Ø  Quartering Seas (sudut antara gelombang dan kapal 45 derajat)

Dalam memperoleh perlakuan dari gelombang kapal mengalami 2 jenis gerakan yaitu:

1.            Gerakan rotasi, gerak ini merupakan gerak putaran meliputi:

–      rolling

–      pitching

–      yawing

2.            Gerakan translasi (linear), gerak ini merupakan gerak lurus beraturan sesuai dengan sumbunya meliputi:

–      surging

–      swaying

–      heaving

Gerak osilasi yang dimaksud disini adalah gerakan kapal akan kembali pada posisi semula bila mendapat gaya dari luar

Respon dari gerakan kapal ini meliputi:

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

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

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

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

Manuverability kapal:  Kemampuan kapal untuk mempertahankan posisinya dibawah kendali operator kapal. Kemampuan ini tentu akan sangat menentukan keselamatan dan efisiensi kapal dalam pelayarannya terutama pada daerah pelayaran yang sempit seperti di sungai dan di daerah pelabuhan.

¨  Inherent Dynamic Stability yang juga biasa disebut dengan straight line stability. Yaitu perubahan arah gerakan kapal sebagai akibat pengaruh gaya-gaya luar namun tanpa gaya dari daun kemudi . Penyimpangan arah gerakan kapal ini dari arah gerakannya semula tergantung dari besar lamanya gaya yang terjadi.

¨  Course-Keeping ability atau juga disebut dengan directional stability. Yaitu kemampuan kapal untuk tetap mempertahankan arah gerakannya. Kapal dengan stabilitas dinamis yang buruk (tidak stabil) akan mudah mengalami perubahan arah gerakan kapal sehingga untuk mempertahankan arah gerakannya diperlukan gaya-gaya dari daun kemudi.

¨  Initial Turning / Course Changing ability Yaitu kemampuan kapal untuk merubah arah gerakannya sebagai respon dari gaya yang dihasilkan oleh daun kemudi. Kapal dikatakan memiliki Initial turning / Course Changing ability yang baik bila arah gerakan kapal segera berubah setelah daun kemudi dibelokkan.

¨  Yaw checking ability Yaitu kemampuan kapal untuk merespon ke arah yang berlawanan dengan arah gerakan daun kemudi.

¨  Turning ability Yaitu kemampuan kapal untuk berputar karena adanya gaya dari daun kemudi.

¨  Stopping ability Yaitu kemampuan kapal untuk berhenti (motor penggeraknya dimatikan) setelah melakukan gerakan steady turning pada kecepatan penuh  

Maneuverability kapal berhubungan langsung dengan keselamatan dan ekonomis dari suatu pelayaran. Kapal akan mudah mengalami kecelakaan bila kapal tersebut memiliki karakteristik maneuvering yang buruk terutama pada kondisi cuaca yang buruk atau berlayar pada perairan yang terbatas. Sebagai contoh, kapal dengan karakteristik yang buruk (kemampuan berputar yang rendah) akan mudah mengalami tabrakan dengan benda-benda yang berada di depannya atau dengan tepi perairan

Ø  Kapal dengan maneuverability yang buruk dapat menyebabkan terjadinya tabrakan kapal. Terutama kapal tanker hal ini juga dapat mengakibatkan terjadinya tumpahan minyak sehingga akan menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan. Untuk menghindari terjadinya hal-hal tersebut, International Maritime Organization (IMO) telah membuat suatu aturan mengenai maneuverability kapal. Desember 2002, melalui resolusi MSC 137 (76), IMO menetapkan suatu aturan tentang “Standar Maneuverability Kapal”. Standar tersebut digunakan untuk mengevaluasi maneuverability kapal serta sebagai acuan dalam proses perencanaan, pembangunan, dan reparasi kapal. Berdasarkan standar tersebut kapal disebut memiliki maneuvering yang baik bila memenuhi syarat sebagai berikut :

¨  Kemampuan berputar

          Panjang lintasan Advance tidak lebih dari 4,5 kali panjang kapal dan diameter taktis tidak lebih dari 5 kali panjang kapal.

¨  Kemampuan berputar awal

          Pada sudut 10⁰ pada sisi kiri / kanan kapal maka kapal tidak boleh bergerak dengan lintasan lebih panjang daripada 2,5 panjang kapal

¨  Kemampuan stopping

          Panjang lintasan tes stopping dengan kecepatan penuh tidak lebih dari 15 kali panjang kapal
aspek sea keeping:
 added mass
damping force
restarting force
exciting force
initial force