SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat

I

STUDI NUMERIK TAHANAN KAPAL PLANING HULL DAN

CATAMARAN DENGAN VARIASI DEADRISE ANGLE PADA

LAMBUNG KAPAL CEPAT TAK BERAWAK BENGAWAN UV

TEAM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

Evan Martono

NIM. I0416029

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2020

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

II


III

PERNYATAAN INTEGRITAS

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa laporan tugas akhir

ini yang berjudul Studi Numerik Tahanan Kapal Planing Hull dan Catamaran dengan

Variasi Deadrise Angle pada Lambung Kapal Cepat Tak Berawak Bengawan Uv Team

tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di

suatu perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya, tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali tertulis diacu

dalam laporan ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jika terdapat hal – hal yang

tidak sesuai, maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.

Surakarta, 29 Juni 2020

Evan Martono


IV


V

STUDI NUMERIK TAHANAN KAPAL PLANING HULL DAN

CATAMARAN DENGAN VARIASI DEADRISE ANGLE PADA LAMBUNG

KAPAL CEPAT TAK BERAWAK BENGAWAN UV TEAM

Evan Martono

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta

Indonesia

Email: [email protected]

ABSTRAK

Kontes Kapal Cepat Tak Berawak Nasional (KKCTBN) 2019 mempunyai tema

“Teknologi Kapal Cepat untuk Menjaga Kedaulatan NKRI di Era Revolusi Industri

4.0”. Namun, belum adanya hasil pengujian kapal perlombaan untuk membandingan

hasil pemodelan empiris dengan hasil pengujian simulasi. Penelitian ini akan

membahas pengujian pengaruh konfigurasi sudut deadrise terhadap nilai tahanan.

Tahap penelitian ini diawali dengan pembuatan desain awal kapal menggunakan

software Solidworks, kemudian penyempurnaan desain menggunakan software

Maxsurf Enterprise Bentley, dilanjutkan dengan simulasi dengan membandingkan

perhitungan empiris untuk mendapatkan nilai tahanan. Pengujian simulasi tahanan &

stability menggunakan software Maxsurf Resistance & Stability. Kapal berjenis

monohull & catamaran digunakan dalam penelitian ini sebagai perbandingan hasil,

dengan batasan kecepatan 0 – 30 knot, sudut deadrise 10o, 15o, 20o, 25o, dan 30o pada

perairan tenang. Hasil simulasi software Maxsurf menghasilkan kapal monohull

memiliki nilai tahanan terkecil, sedangkan nilai tahanan pada kapal catamaran

memiliki kecenderungan sama terhadap perubahan konfigurasi sudut deadrise.

Perubahan nilai tahanan dipengaruhi oleh area luas permukaan basah yang berubah

terhadap pengaturan sudut deadrise. Kestabilan kapal monohull lebih baik

dibandingkan catamaran. Berdasarkan perhitungan & analisa yang dilakukan,

penggunaan kapal monohull dengan sudut deadrise 30o adalah desain terbaik untuk

digunakan, karena memiliki nilai tahanan yang kecil & kestabilan yang baik.

Kata kunci: resistance, ship stability, monohull, catamaran


VI

NUMERICAL STUDY of HULL PLANING & CATAMARAN SHIP

RESISTANCE WITH VARIATION of ANGLE DEADRISE ON KAPAL

CEPAT TAK BERAWAK BENGAWAN UV TEAM

Evan Martono

Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas

Maret Surakarta

Indonesia

Email: [email protected]

ABSTRAK

Kontes Kapal Cepat Tak Berawak Nasional (KKCTBN) 2019 has focus on

“Highspeed-vessel technology to maintain sovereignty NKRI in Revolution Industry

4.0”. However, there is no test result for comparing empirical modeling result with

simulation result. This study will discuss the effect of configuration deadrise on

resistance value. This early study is create a grand design of the ship with software

Solidworks, afterthat finalization design using software Maxsurf Enterprise Bentley,

Afterthat comparing a result of simulation resistance with empirical calculation to get

value of resistance. Test simulation of resistance & stability are using software

Maxsurf Resistance & Stability. Monohull & catamaran is using in this study as a

result of comparation, with velocity boundary 0 – 30 knot, deadrise angle 10o, 15o,

20o, 25o, dan 30o , on calm water. The result of simulation software Maxsurf is

monohull has a smallest resistance value, while resistance value on catamaran has a

same trendline on every step configuration of the deadrise angle. Value changes of

resistance affected on wetted surface area that changed on setting the configuration of

deadrise angle. Stability of monohull is better than catamaran. Based on calculation

& analytical was done, Monohull with deadrise angle 30o is the best design that can

be used, because it has smallest resistance value & good stability.

Kata kunci: resistance, ship stability, monohull, catamaran


VII

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan SKRIPSI dengan judul “Studi

Numerik Tahanan Kapal Planing Hull dan Catamaran Dengan Variasi Deadrise Angle

pada Lambung Kapal Cepat Tak Berawak Bengawan Uv Team”.

Penyusunan SKRIPSI ini untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar

Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin UNS. Ucapan terima kasih penulis

sampaikan kepada seluruh pihak yang terlibat dalam SKRIPSI, terutama pada:

1. Bapak Dr.Eng. Aditya Rio Prabowo, S.T., M.T., M.Eng selaku Pembimbing

I yang memberikan bimbingan, arahan, dan nasehat yang sangat berguna bagi

penulis.

2. Bapak Dr. Nurul Muhayat, ST,MT selaku Pembimbing II yang turut serta

memberikan bimbingan, arahan, dan nasehat bagi penulis.

3. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T., selaku kepala Program Studi S1 Teknik

Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret yang memberikan

dukungan dan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan studi.

4. Bapak Dr. Eko Surojo, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang

memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan

studi.

5. Bapak D. Danardono, ST, MT, PhD dan Bapak R. Lulus Lambang, ST,MT

selaku penguji yang telah memberikan masukan dan saran bagi penulis.

6. Bapak Martono, Ibu Nanik Wijayanti, dan Coco yang senantiasa menjadi

sumber energi bagi penulis.

7. Dosen-dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret, atas

ilmu yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan

studi.

8. Seluruh rekan di Laboratorium Komputer & Desain, yang selalu memberikan

dukungan kepada penulis untuk segera menyelesaikan studi.


VIII

9. Seluruh rekan Tim Bengawan UV UNS, yang sudah memberi ilmu kepada

penulis dan selalu mendukung penulis dalam segala kegiatan akademik.

Penulis sadari dalam penulisan dan penyusunan SKRIPSI ini masih ada banyak

kekurangan. Oleh sebab itu, penulis harapkan kritik dan saran agar menghasilkan karya

yang lebih baik. Akhir kata, penulis berharap SKRIPSI ini dapat disetujui dan berguna

dan menambah khasanah keilmuan.

Surakarta, 1 Juli 2020

Penulis


IX

DAFTAR ISI

Halaman Muka ............................................................................................................... I

ABSTRAK ................................................................................................................... V

KATA PENGANTAR .............................................................................................. VII

DAFTAR ISI ............................................................................................................... IX

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. XI

DAFTAR TABEL ..................................................................................................... XII

DAFTAR NOTASI .................................................................................................. XIII

BAB 1 PENDAHULUAN ............................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah ................................................................................................ 2

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah...................................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................................. 4

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................................. 4

BAB 2 DASAR TEORI ............................................................................................... 5

2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................................... 5

2.2 Dasar Teori .............................................................................................................. 7

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.................................................................... 19

3.1 Software Pendukung ............................................................................................. 19

3.2 Rasio Kapal Pembanding ...................................................................................... 19

3.3 Proses Desain ........................................................................................................ 21

3.3.1 Diagram Alir ................................................................................................ 21

3.3.2 Variasi Desain .............................................................................................. 22

3.4 Kondisi Batas ........................................................................................................ 23


X

3.5 Analisa................................................................................................................... 24

3.5.1 Tahanan Lambung Kapal vs Kecepatan ...................................................... 24

3.5.2 Righting lever GZ ......................................................................................... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 26

4.1 Tahanan Lambung Kapal ...................................................................................... 26

4.2 Hasil Pemodelan Empiris ...................................................................................... 30

4.3 Stabilitas ................................................................................................................ 32

4.4 Validasi Metode .................................................................................................... 34

4.5 Overall Discussion ................................................................................................ 36

BAB V KESIMPULAN ............................................................................................. 38

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 38

5.2 Saran ...................................................................................................................... 39

KAJIAN PUSTAKA ................................................................................................... 40


XI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Deadrise Angle .......................................................................................... 3

Gambar 2.1 Gaya pada kapal ........................................................................................ 5

Gambar 2.2 Tipe lambung kapal ................................................................................... 7

Gambar 2.3 Dimensi kapal ............................................................................................ 8

Gambar 2.4 Tipe Lambung Monohull ........................................................................... 8

Gambar 2.5 Tipe konfigurasi Catamaran ..................................................................... 9

Gambar 2.6 Komponen hambatan kapal ....................................................................... 9

Gambar 2.7 Frictional and pressure forces ................................................................ 10

Gambar 2.8 Perhitungan totas viscous resistance ....................................................... 11

Gambar 2.9 Berat pada kapal ...................................................................................... 12

Gambar 2.10 Titik kestabilan pada kapal .................................................................... 13

Gambar 2.11 Momen stabilitas positif ....................................................................... 14

Gambar 2.12 Momen stabilitas negatif ...................................................................... 15

Gambar 2.13 Momen Stabilitas Netral ....................................................................... 15

Gambar 2.14 Pengaruh kurva GZ terhadap stabilitas kapal ....................................... 16

Gambar 2.15 Righting lever GZ ................................................................................. 16

Gambar 2.16 Hubungan lift coefficient dengan deadrise angle ................................. 17

Gambar 3.1 Diagram Alir ........................................................................................... 21

Gambar 4.1 Perubahan nilai tahanan monohull .......................................................... 27

Gambar 4.2 Perubahan nilai tahanan catamaran ........................................................ 28

Gambar 4.3 Kurva GZ tipe kapal monohull ................................................................ 32

Gambar 4.4 Kurva GZ tipe kapal catamaran.............................................................. 33

Gambar 4.5 Grafik tahanan validasi metode kapal monohull ..................................... 35

Gambar 4.6 Grafik tahanan validasi metode kapal catamaran ..................................... 3


XII

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Perbandingan rasio kapal planing monohull ............................................... 19

Tabel 3.2 Perbandingan rasio kapal planing catamaran ............................................. 20

Tabel 3.3 Dimensi utama kapal Bengawan UV ......................................................... 20

Tabel 3.4 Variasi Lambung Kapal & Deadrise Angle ................................................ 22

Tabel 3.5 Data Hidrostatik Planing Monohull ............................................................ 23

Tabel 3.6 Data Hidrostatik Planing Catamaran ......................................................... 24

Tabel 4.1 Hasil data simulasi tahanan monohull ........................................................ 27

Tabel 4.2 Hasil data simulasi tahanan catamaran ...................................................... 28

Tabel 4.3 Standar deviasi & koefisien variasi data simulasi ....................................... 29

Tabel 4.4 Hasil pemodelan empiris tahanan monohull ............................................... 30

Tabel 4.5 Hasil pemodelan empiris tahanan catamaran ............................................. 31

Tabel 4.6 Nilai GZ Maksimum tipe kapal monohull .................................................. 32

Tabel 4.7 Nilai GZ Maksimum tipe kapal catamaran ................................................ 33

Tabel 4.8 Validasi metode kapal monohull sudut deadrise β 30° ............................... 34

Tabel 4.9 Validasi metode kapal catamaran sudut deadrise β 30° ............................ 35


XIII

DAFTAR NOTASI

B Breadht (m)

CB Block coefficient

CF Coefficient of frictional resistance

CM Midship coefficient

CP Prismatic coefficient

Cv Coefficient of Viscous

Fr Froude Number

g Kecepatan gravitasi (m/s2)

LOA Panjang kapal keseluruhan (m)

LWL Panjang garis air (m)

Re Reynold number

RF Tahanan gesek (N)

RT Total tahanan (N)

RV Tahanan viskositas (N)

RW Tahanan gelombang (N)

S Surface wetted area (m2)

T Draught (m)

V Kecepatan (m/s)

VK Speed (Knot)

(1+k) Form-factor, monohull

β Deadrise angle (deg.)

λ Leeway angle (deg.)

υ Viskositas kinematic (m2/s)

ρ Densitas air (kg/m3)

τ Trim angle (deg.)

▽ Ship displacement volume (m3)

∆ Ship displacement mass (tonnes)


Documents

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat