View
222
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
Oleh :
Febriyanto NRP.4106100063Febriyanto NRP.4106100063
Dosen Pembimbing :Ahmad Nasirudin, S.T.,M.Eng
JURUSAN TEKNIK PERKAPALANFAKULTAS TEKNOLOGI KELUATAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA
2011
LATAR BELAKANG� Bulbous bow dapat memberi keuntungan mencapai
bahkan lebih dari 10%. (Practical Ship Design)
� Dengan melihat grafik Cb-Fn, hanya sebagaipertimbangan untuk menggunakan bulbous bow ataunormal.normal.
� Metode menarik ulur hull kapal, bisa digunakan untukmendapat bentuk kapal yang optimal. (www.hsva.de)
�Bagaimanakah desain bentuk bulbous bow yangoptimal dari segi hambatan pada kasus kapal Tanker6500 DWT?
�Bagaimanakah memanfaatkan aplikasi automation
PERUMUSAN MASALAH
�Bagaimanakah memanfaatkan aplikasi automationdari Maxsurf yang menghubungkannya denganmicrosoft excel untuk mengoptimisasi dari bentukbulbous bow?
�Yang dianalisa dari tugas akhir ini hanya perubahanhambatan yang terjadi.
�Formula untuk menghitung hambatan yangdigunakan adalah metode J. Holtrop dan G.G.J.Mennen.
BATASAN MASALAH
Mennen.
�Control point yang digunakan berjumlah sama antarabentuk awal kapal (kapal dengan bulbous bow awal)dan bentuk akhir kapal (kapal tanpa bulbous bow).
�Batasan Teknis (displacement, trim, lebar bulb).
Tujuan dari tugas akhir ini adalah menghasilkansuatu bentuk bulbous bow yang optimal yaitu yangmemiliki hambatan minimal dengan memanfaatkanaplikasi automation pada maxsurf yang
TUJUAN
aplikasi automation pada maxsurf yangmenghubungkannya dengan microsoft excel.
Aplikasi automation pada maxsurf yangmenghubungkannya dengan microsoft excel dapatditerapkan secara nyata di lapangan.
MANFAAT
METODE PENELITIANMulai
Pencarian data berupa:
lines plan kapal 6500
DWT dalam bentuk
maxsurf
Study literatur kapal yang
dibutuhkan adalah:
•Perhitungan hambatan dengan
metode J. Holtrop dan G.G.J.
Mennen.
Analisa hasil perhitungan hambatan
Kesimpulan & saran
Selesai
Pemodelan kasus / optimisasi
Input:
Lines Plan
1. Memvariasikan bentuk bulbous bow menjadi :
�Kapal tanpa bulbous bow
�Bentuk asli
Batasan:
�Perubahan
displacement <5%
�Lines plan smooth dan
stream line
2. Meng-copy control point dari masing-masing lines
plan ke excel
3. Mengkombinasikan bentuk bulbous bow.
Batasan:
�Perubahan
Perhitungan dibandingkan dengan
hasil perhitungan dari Hullspeed
4. Perpindahan control point merubah bentuk lines
plan yang menyebabkan perubahan pada data
hydrostatic kapal yang nantinya akan menjadi input
pada perhitungan hambatan di excel tentu melalui
VBA
5. Hambatan kapal yang baru dapat
dihitung dengan memasukkan data
hidrostatik yang baru ke perhitungan
hambatan
BENTUK BULB OPTIMAL
Berulang
�Perubahan
displacement <5%
�Lines plan smooth dan
stream line
�Jari-jari bulb < jarak center
line ke lubang rantai jangkar
�Trim
DATA LINESPLANKAPAL 6500 DWT
PEMODELAN 3D PADA MAXSURF
PEMODELAN 3D PADA MAXSURF
PEMODELAN 3D PADA MAXSURF
PEMODELAN 3D PADA MAXSURF
� Lpp = 102 m
� Lwl = 103,8 m
DATA LINESPLANKAPAL 6500 DWT
� B = 19,2 m
� T = 6 m
� Cb = 0.763
� Vs = 12 knot
DESIGN SPIRAL (Robbert Taggart 1980)
GRAFIK Cb-Fn
VARIASI BENTUK TANPA BULBOUS BOW
HULL ORIGINAL
Surface Row Column Long Offset Height Weight
i 11 17 98.783 1.168 1.555 1
i 11 18 99.169 0.819 1.556 1
i 11 19 99.414 0.593 1.555 1
i 11 20 99.716 0.273 1.551 1
i 11 21 99.904 0 1.504 1
HULL BULBOUSBOW
Surface Row Column Long Offset Height Weight
i 11 17 101.76 1.32 1.398 1
i 11 18 103.061 0.871 1.33 1
i 11 19 104.06 0.518 1.277 1
i 11 20 104.487 0.248 1.169 1
i 11 21 104.485 0 1.146 1
HULL OPTIMIZATION
Surface Row Column Long Offset Height Weight
i 12 18 99.70587 1.21512 1.50633 1
i 12 19 100.37552 0.83512 1.48594 1
i 12 20 100.85426 0.56975 1.46882 1
i 12 21 101.19501 0.26525 1.43258 1
i 12 22 101.32411 0 1.39302 1
xi = x0 – {(x0 – x) * i/n}
yi = y0 – {(y0 – y) * i/n}
zi = z0 – {(z0 – z) * i/n}
dimana :xi , yi, zi = control point pada perubahan ke-i
x0, y0, z0 = control point awal (kapal dengan bulbous
bow awal)0 0 0
bow awal)
x, y, z = control point akhir (kapal tanpa bulbous
bow)
i = perubahan control point ke-i
n = total perubahan control point sebanyak n
(dalam penelitian kali ini dilakukan total
perubahan sebanyak 100 kali)
� Membuka File Maxsurf (Laporan hal. 45)
� Memindahkan Control Point (Laporan hal. 46)
BAHASA PEMROGRAMAN VBA
� Menampilkan Data Hidrostatik (Laporan hal. 49)
� Proses Trimming (Laporan hal. 53)
SIMULASI
� RT = RF (1+k1) + RAPP + Rw + RB + RTR + RA
� Rv = RF (1+k1) + RAPP + RA
PERHITUNGAN HAMBATAN (METODE J. HOLTROP & G.G.J. MENNEN)
� Rw = Rw + RB + RTR
NEXT
Wave-making and wave-breaking
Ressistance (Rw)
Rw = C1 C2 C5 V ρ g exp {m1 Fnd + m2 cos(λFn
-2)}
Dimana : C1 = 2223105 C73.78613 (T/B)1.07961 (90-iE)-1.37565
C7 = 0.229577 (B/L)0.33333 ;untuk B/L < 0.117
C7 =B/L ;untuk0.11<B/L<0.25
C7 = 0.5 – 0.0625 L/B ;untuk B/L > 0.25
C2 = exp(-1.89√C3)
C5 = 1 – 0.8AT/(BT Cm)
λ = 1.446 Cp – 0.03 L/B ;untuk L/B < 12
λ = 1.446 Cp – 0.36 ;untuk L/B > 12
m1 = 0.0140407 L/T – 1.75254 V1/3/L + 4.79323 B/L – C16
C16= 8.07981 Cp – 13.8673 Cp2 + 6.984388 Cp3
;untuk Cp < 0.80
C16 = 1.73014 – 0.7067 Cp ;untuk Cp > 0.80
m2 = C15 Cp2 exp(-0.1 Fn-2)
C15 = -1.69385 ;untuk L3/V < 512
LANJUTAN. . . . .
C15 = -1.69385 ;untuk L /V < 512
C15 = -1.69385+(L/V1/3-8.0)/2.36
;untuk512<L3/V<1727
C15 = 0 ;untuk L3/V>1727
d = -0.9
iE = 1 + 89 exp{-(L/B)0.80856 (1-Cwp)0.30484 (1-Cp-0.0225 LCB)0.6367
(LR/B)0.34574 (100 V/L3)0.16302}
C3 = 0.56 ABT1.5/{BT(0.31√ABT + TF – hB)}
BACK
Additional Pressure Resistance of Bulbous
Bow Near The Water Surface (RB)
RB = 0.11 exp(-3 PB-2) Fni
3 ABT1.5 ρ g/(1+Fni
2)
Dimana : ρ = massa jenis air laut
= 1025 kg/m³
g = gaya gravitasi
= 9.81 m/s²
PB = 0.56 √ABT / (TF – 1.5 hB)
Fni = v / √{g(TF – hB – 0.25√ABT) + 0.15 v²}
BACK
Additional Pressure Resistance of
Immersed Transom Stern (RTR)
RTR = ½ ρ v² AT C6
Dimana : ρ = massa jenis air laut
= 1025 kg/m³
v = kecepatan dinas kapal [m/s²]
AT = luas transom kapal yang tercelup air
C6 = 0.2 (1 – 0.2FnT) ;untuk FnT < 5
= 0 ;untuk FnT > 5
FnT = v / √{2 g AT/(B + B Cwp)}
BACK
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
� Macro pada Excel harus dalam kondisi terkoneksi dengan Maxsurf.
� Control point yang akan dipindah-pindah harus
Beberapa hal yang perlu diperhatikan
dalam proses koneksi antara maxsurf-excel:
� Control point yang akan dipindah-pindah harus berada dalam 1 (satu) surface.
� Surface yang dipindah-pindahkan control point-nya harus diletakkan di akhir daftar/list surface.
Hasil Perhitungan Viscous
Resistance (Manual vs Hullspeed)
113.5
114
114.5
115
Ha
mb
ata
n V
isco
us
(kN
)
Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb
100 = bentuk kapal dengan bulb asli
111.5
112
112.5
113
0 20 40 60 80 100
Ha
mb
ata
n V
isco
us
(kN
)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
manual
hullspeed
Hasil Perhitungan Wave
Resistance (Manual vs Hullspeed)
28
30
32
34
Ha
mb
ata
n G
elo
mb
an
g (
kN
)
manual
Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb
100 = bentuk kapal dengan bulb asli
20
22
24
26
28
0 20 40 60 80 100
Ha
mb
ata
n G
elo
mb
an
g (
kN
)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
hullspeed
Hasil Perhitungan Wave-making and
wave-breaking Resistance
20000
25000
30000
35000
bre
ak
ing
Re
sist
an
ce (
N)
Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb
100 = bentuk kapal dengan bulb asli
0
5000
10000
15000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Wa
ve
-ma
kin
g &
Wa
ve
-bre
ak
ing
Re
sist
an
ce (
N)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
Hasil Perhitungan Resistance of
Bulbous Bow Near The Water Surface
10000
15000
Bu
lb R
esi
sta
nce
(N
)
Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb
100 = bentuk kapal dengan bulb asli
0
5000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Bu
lb R
esi
sta
nce
(N
)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
Pengaruh Variabel ABT Terhadap Rw & RB
0
2
4
6
8
10
12
14
0 20 40 60 80 100
AB
T (
m²)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
0 20 40 60 80 100
Wa
ve
-ma
kin
g &
Wa
ve
-bre
ak
ing
R
esi
sta
nce
(N
)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
0
5000
10000
15000
0 20 40 60 80 100
Bu
lb R
esi
sta
nce
(N
)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
Pengaruh Variabel hB Terhadap Rw & RB
0
1
2
3
4
5
6
0 20 40 60 80 100
hB
(m
)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
0 20 40 60 80 100
Wa
ve
-ma
kin
g &
Wa
ve
-bre
ak
ing
R
esi
sta
nce
(N
)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
0
5000
10000
15000
0 20 40 60 80 100
Bu
lb R
esi
sta
nce
(N
)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
Hasil Perhitungan Total
Resistance (Manual vs Hullspeed)Perubahan (%) Total (kN)
100 170.6295 170.0490 169.5385 168.4880 168.1375 168.3970 168.2065 168.14
Perubahan (%) Total (kN)100 174.7795 174.1490 173.6185 172.5480 172.1775 172.3970 172.1665 172.0565 168.14
60 168.2155 168.4350 168.6845 168.6040 167.5735 165.0131 163.6730 163.8125 165.7620 167.8815 167.8310 167.695 167.540 167.38
65 172.0560 172.0655 172.2150 172.3645 172.1640 170.9735 168.1831 166.630 166.6525 168.0920 169.4915 169.3910 169.235 169.090 168.93
Hasil Perhitungan Total
Resistance (Manual vs Hullspeed)
170
175
180
Ha
mb
ata
n T
ota
l (k
N)
manual
Dimana : 0 = bentuk kapal tanpa bulb
100 = bentuk kapal dengan bulb asli
160
165
170
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Ha
mb
ata
n T
ota
l (k
N)
Perubahan Bentuk Bulb (%)
manual
hullspeed
� Batasan Displacement
� Batasan Trim
Parameter Optimasi
� Batasan Lebar Bulb
NEXT
Batasan Displacement
Agar perubahan
bulbous bow
tidak merubah
displacement
Batasan
perubahan
displacement
(< 5% daridisplacement
kapal secara
signifikan
(< 5% dari
displacemen
t awal)
BACK
Batasan Trim
Perubahan bulbous bow menyebabkan
berubahnya letak titik tekan bouyancy secara
memanjang kapal, agar trim tidak > 0,1%Lpp
Perubahan trim harus kurang dari trim kapal
awal (asumsi: perhitungan trim awal sudah
memenuhi)RUMUS
Rumus Trim
Trim = TA – TF
= ( LCG – LCB ) L / GMl [ m ]
LCG = letak titik berat secara memanjang [ m ]
LCB = letak titik tekan bouyancy secara LCB = letak titik tekan bouyancy secara
memanjang [ m ]
L = panjang kapal [ m ]
GMl = jarak metasenter ke titik berat kapal
secara memanjang kapal [ m ]
BACK
Batasan Lebar Bulb
Ada beberapa kasus kerusakan bulbous bow
terjadi yang disebabkan oleh turunnya
jangkar saat kapal berlabuh
Lebar bulbous bow harus dibatasi
Dikatakan lebar bulb memenuhi jika:
½ B bulb < (jarak lubang jangkar ke CL - ½ B jangkar)
Batasan Lebar Bulb
Dimana pada kasus ini, harga jarak lubang jangkar ke CL
dan lebar jangkar dimisalkan, yaitu:
Jarak lubang jangkar ke CL = 3 [m]
Lebar jangkar = 4 [m]
BACK
KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan hambatan dan
parameter optimasi, maka didapat bentuk
bulbous bow yang optimal, yaitu:
Perubahan bentuk bulb ke-31
CARA PERUBAHAN (%) HAMBATAN TOTAL (kN) KEUNTUNGAN (%)
MANUAL
0 (tanpa bulb) 167.38 a) -1.931
31 (optimal) 163.67 b) 2.221
100 (bulb sebenarnya) 170.62
Dimana : a) = keuntungan bulb sebenarnya
terhadap tanpa bulb
b) = keuntungan bulb optimal
terhadap tanpa bulb
HULLSPEED
0 (tanpa bulb) 168.93 a) -3.457
31 (optimal) 166.6 b) 1.379
100 (bulb sebenarnya) 174.77
� Bijl, Art (1985), An Approach to Design Theory, Design Theory for Cad, Procedings of the IFIP WG 5.2 Working Conference on Design Theory for CAD, Tokyo.
� Brayard, J (1973), estimation de la puissance
DAFTAR PUSTAKA
� Brayard, J (1973), estimation de la puissance propulsive, Departement Constuctions Navales, Paris, Prancis.
� French, Michael J (1985), Conceptual Design for Engineers 2nd edition, The Design Council, London.
� Harvald, S A (1983), Resistance and Propulsion of Ships, John Wiley and Sons, Toronto, Canada.
� Hasanudin (2008), Modul Pelatihan Maxsurf, FTK, ITS, Surabaya.
� Holtrop, J and Mennen, G G J (1982), An Approximate Power Prediction Method, International
LANJUTAN. . . . .
Power Prediction Method, International Shipbuilding Progress, Vol. 29.
� Kawashima, H., and Hino, T., 2004. “A Hull Form Generation Methode on Initial Design Stage”. 9th Symposium on Practical Design of Ships and Other Floating Structures.
TERIMA KASIH . . . . .
Recommended