Oleh : Febriyanto NRP.4106100063 Dosen Pembimbing : Ahmad ... · Yang dianalisa dari tugas akhir ini hanya perubahan hambatan yang terjadi. Formula untuk menghitung hambatan yang

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




� 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


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


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


28

30

32

34

Ha

mb

ata

n G

elo

mb

an

g (

kN

)

manual



20

22

24

26

28

0 20 40 60 80 100

Ha

mb

ata

n G

elo

mb

an

g (

kN

)


hullspeed

Hasil Perhitungan Wave-making and

wave-breaking Resistance

20000

25000

30000

35000

bre

ak

ing

Re

sist

an

ce (

N)



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)


Hasil Perhitungan Resistance of

Bulbous Bow Near The Water Surface

10000

15000

Bu

lb R

esi

sta

nce

(N

)



0

5000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Bu

lb R

esi

sta

nce

(N

)


Pengaruh Variabel ABT Terhadap Rw & RB

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80 100

AB

T (

m²)


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

)


0

5000

10000

15000

0 20 40 60 80 100

Bu

lb R

esi

sta

nce

(N

)


Pengaruh Variabel hB Terhadap Rw & RB

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100

hB

(m

)


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

)


0

5000

10000

15000

0 20 40 60 80 100

Bu

lb R

esi

sta

nce

(N

)


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


170

175

180

Ha

mb

ata

n T

ota

l (k

N)

manual



160

165

170

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ha

mb

ata

n T

ota

l (k

N)


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 . . . . .

Documents

Oleh : Febriyanto NRP.4106100063 Dosen Pembimbing : Ahmad ... · Yang dianalisa dari tugas akhir ini hanya perubahan hambatan yang terjadi. Formula untuk menghitung hambatan yang