Metode-Metode Perhitungan Tahanan Kapal

Metode-Metode Perhitungan Tahanan Kapal

 

Metode Guldhamer and Harvald

            Optimasi besarnya tahanan yang terjadi pada kapal dilakukan berdasarkan data-data yang diperoleh dari pengujian model pada tangki percobaan yang hasilnya akan direpresentasikan dalam bentuk kurva karakteristik model. Kurva tersebut dapat digunakan untuk menentukan karakteristik dari kapal yang akan direncanakan dengan sarat kurva tersebut harus ditambahkan dengan Correlation allowence.  Dalam publikasi Ship Resistance ( Guldhamer dan Harvald, 1965, 1974 ) disajikan koordinasi dari hasil yang dikumpulkan dari berbagai pengujian dari tangki percobaan. Penganalisaan metode gudhamer ini dilakukan dengan cara:

1. Semua data diajcukan pada daerah ( lingkup ) model dan tahanan model ( Rtm) sebagai ditentukan fungsi kecepatan

2. Koexsien tahanan sisa spesixk model ( Ctm ) yaitu Ctm = Rtm / ½ P Vm 2 Sm, Dimana P = Massa jenis,Vm = kecepatan model, Sm = permukaan basah.

3. Koexsien tahanan sisa spesixk ditentukan dari Cr = Ctm - Cfm, CFm adalah koexsien
tahanan gesek spesixk dipakai untuk menentukan koexsien tahanan gesek, Cf = 0,075 / ( log Ro – 2 ) 2, dan Ro adalah bilangan Reynolds.

4. CR dinyatakan sebagai fungsi angka froude. Fo = V / g . 1 V adalah kecepatan kapal, g = Gravitasi bumi, dan L = panjang kapal. Hasilnya dikelompokan menurut ratio panjang displasement L / 1/3 dan koexsien prismatic ( cp ). = ( / LBT) B adalah lebar kapal , T ; sarat kapal dan koexsien midship.Diagram utama digambarkan untuk menyatakan kurva rata-rata CR untuk rasio Lebar sarat B/T : 2,5.

Langkah-langkahnya:

·        Koeffisien block garis air (water line blok coefisient)

Koefisien block merupakan perbandingan antara volume displasment dengan volume balok yang memiliki ukuran panjang ( l ),lebar ( b ),dan juga sarat ( t ) sama dengan kapal.cb ini menunjukan kapal itu raping  atau gemuk.

            lwl       = ( 1+3% )lpp

            cb( )_wl = cb  

·        Volume displasment (  )

Volume displasment menunjukan besarnya fluida yang di pindahkan oleh badan kapal yang tercelup air. Perhitungan volume displacement dapat di rumuskan sebagai:

                    =l_wl x b xt cb_wl                

·        Berat displasment ( ∆ )

            merupakn besarnya fluida yang di pindahkan oleh badan kapal yang tercelup air dalam satuan berat ( ton ).berat displasment dapat di cari dengan persamaan :

∆          = .

di mana :  untuk air laut sebesar 1.025 ton/m³       

·        Koefisien prismatik ( cp(  ))

koefisien ini merupakan perbandingan antara volume badan  kapal yang tercelup air dengan   volume sebuah prisma dengan luas penampang midship dan panjang kapal,koefisien prismatic di rumuskan sebagai berikut:

            l _displ                   = 0.5( lwl + lpp )

            cb _displ                   = /( l_displ x b x t )

            cm _{displ                  =}  (0.08 cb displ) + 0.93

            cp (  )            = cb _displ/cm _displ

·        Rasio panjang – volume displasment ( )

Merupakan panjang garis air muat tiap volume displacement dari kapal yang direncanakan yang kemudian digunakan dalam pemilihan grafik untuk menentukan besarnya koefisien tahanan sisa (10³ Cr),

·        Besarnya froud number ( fn )

                        Fn        =   

Dinama :

Vs             = Kecepatan kapal dalam knot (1 knot = 5,144 m/s)

g               = Percepatan gravitasi ( 9,81 m/s²)

Lwl           = Panjang garis air kapal.

·        koefisien gesek

            dalam setiap benda yang bergerak dalam fluida pasti akan mengalami gesekan sekecil apapun itu.untuk itu di lakukan penghitungan terhadap gesekan dengan perhitungan:

            Rn =

vk adalah viskositas kinematis dari fluida dalam hal ini air laut sebesar 1.188 x 10^-6

                C_F  =      

Besarnya koefisien tahanan sisa ( c_r )
Besarnya harga C_R diperoleh berdasarkan pembacaan beberapa kurva (gambar 5.5.7 ~ 5.5.8, Sv. Aa. Harvald “Tahanan dan Propulsi Kapal” besar harga c_r di peroleh dengan pembacaan grafik.pada kapal .

·        Koreksi 10³ C_R  terhadap B/T

            Koreksi ini di lakukan karena perbedaan yang terjadi dari standarnya saat percobaan,lebih besar atau juga lebih kecil.Untuk itu dalam hal ini perlu di adakan koreksi dengan rumusan :

            10³ C_R = 10³ C_R(B/T=2.5) + [0.16(B/T-2.5)]                             

_·         Koreksi C_R terhadap L_CB

                Dari NSP diagram ,perpotongan antara (j) dengan kurva B mendapatkan titik yang selanjutnya dari titik itu di tarik garis lurus ke bawah dan didapatkanlah L_CB.Persentase dari kapal sebresar berapa % di depan atau belakang  kapal. Setelah itu kita cari LCB standart  sebagai fungsi linier angka Froud Fn.Besar dari LCB standart ini dapat di cari pada Gambar 5.5.15 di buku TAHANAN DAN PROPULSI ( Sv .Aa. Harvald )terdapat pada halaman 130.Dengan memotongkan antara Fn dengan

garis LCB Standart di dapat :

                        Fn = 0.180535   ……………LCB = +1.5 %L

Jadi basar L_CB standart dari “¤“L_CB standart ke arah atas sejauh 1.5 maka didapat besar L_{CB standart} untuk kapal dengan Fn = 0.180535 sebesar LCB _standart =1.5 %.Dari data di atas maka di dapat

       L_CB = 0.875486 % - 1.5 %

Untuk selanjutnya di lakukan koreksi terhadap LCB karena LCB berada di depan kapal ,

maka : 10³ C_R = 10³ C_{R (standart)}+ I  L_CB I

·        Koreksi C_R terhadap Bentuk badan Kapal

            Jika kapal ini memiliki Fn = 0.180535 maka tidak perlu di adakan penambahan koreksi terhadap garis perancangan.                                   

·        Koreksi C_R terhadap Anggota Badan Kapal

            Koreksi ini di karenakan adanya bos baling – baling

·        Koefisien tahanan tambahan

            Koefisien ini muncul karena pada kenyataanya kapal yang sebenarnya tidak semulus model.

·         Koefisien tahanan udara

            Merupakan tahanan yang berada pada bangunan kapal di atas garis air untuk itu ada koreksi sebesar  10³C_AA = 0.07

(ref : tahanan dan propulsi kapal hal 132)                        

·        Koefisien tahanan kemudi

            Koefisien ini sebenarnya dapat di abaikan karena jumlahnya sangat kecil dan juga bila kondisi kapal dalam keadaan stabil.tetapi akan lebih baik jika di tambahkan tahanan kemudi sebesar  10³C_AS = 0.04.

(ref : tahanan dan propulsi kapal hal 132)                                  

Dari semua koefisien di atas maka akan di dapat koefisien tahanan kapal sebesar:

C_T        = (C_R + C_F + C_A + C_AA + C_AS)x 10^-3   

WSA   = 1.025 L_PP(_PP.B + 1.7.T)

·        Tahanan Total

Dari nilai di atas maka  selanjutnya kita dapat menentukan tahanan total kapal sebesar :

R_T(trial)  = 

Perhitungan Dengan Metode Holtrop

·         Tahanan Gesek (Rf)

-           Harga koefisien gesek (formula ITTC 1957)

                 Cf   = 0,075 / (log Rn – 2)²

-           Panjang bagian kapal yang mengalami hambatan langsung (Length of Run), LR ditentukan dengan formula :

                 LR  = Lwl.{1-Cp + [(0,06.Cp.%LCB)/(4.Cp -1)]}

-           Harga faktor lambung (1+k₁) ditentukan dengan formula :

                 1+k₁    = 0,93 +{ [0,487118(B/Lwl)]^1,06806.(T/Lwl) ^0,46106. (Lwl/LR) ^0,121563.  (Lwl³/displacement)^0,3486/(1 – Cp)^0,604247)}

-           Harga Hambatan gesek (Rf) ditentukan dengan formula :

                 Rf   = ρ/2.Vs².S.Cf.(1+k₁)

·         Perhitungan bagian Tambahan (R_AP)

Tahanan komponen tambahan adalah tahanan gesek yang dialami oleh komponen tambahan kapal yang berada diluar lambung kapal.

R_APP         = 0,5 r Vs² S_APP (1+k₂)_eq Cf (KN)

Dimna :

r                             = 104,51 kg.dt²/m⁴ Vs = kecepatan kapal (m/sec)

S_APP          = Luas bidang basah komponen tambahan

(1+k₂)       = Koefisien komponen tambahan

(1+k₂)_eq    = S(1+k₂)S_APP/SS_APP

_·          Tahanan Akibat Hambatan Gelombang (R_W)

R_W       = c₁c₂c₅ D r g exp[m₁Fn^d + m₂cos(lFn^-2)] (KN)

·         Tahanan tekanan tambahan dari haluan gembung dekat permukaan air (R_B)

R_B         = 0,11 [ exp(-3P_B^-2)] Fn_i³A_BT^1,5 rg/(1 + Fn_i) (KN)

·         Tahanan tekanan tambahan akibat adanya transom yang terbenam (R_TR)

R_TR           = 0,5 r Vs² A_T c₆ (KN)

·         Tahanan akibat korelasi model kapal (R_A)

R_A            = 0,5 r Vs² S C_A (N)

·         Tahanan total (R_total)

R_total            = Rf(1+k₁) + R_APP + R_W + R_B + R_TR + R_A (N)

·         Daya Efektif (P_E)

P_E             = R_total x Vs (KW)

·         Daya kuda Efektif (EHP)

            Berdasarkan metode perhitungan tahanan yang dipublikasikan oleh Guldhammer dan harvald, data-data karakteristik dari tahanan diperoleh berdasarkan beberapa cara yaitu :

1.      Semua data diacukan pada daerah (lingkup) model dan tahanan model (R_Tm)ditentukan sebagai fungsi kecepatan.

2.      Koefisien tahanan total spesifik model (C_Tm) ditentukan:

r merupakan massa jenis dari fluida, V_m² merupakan kecepatan model dan S_m merupakan Luas permukaan basah model

3.      Koefisien tahanan sisa spesifik ditentukan dari

C_R = C_Tm - C_Fm

C_Fm adalah koefisien tahanan gesek spesifik. “Garis korelasi model – kapal ITTC 1957”  dipakai untuk menentukan koefisien tahanan gesek.

         

Diamana Rn merupakan angka Raynolds ( ), dengan  yang merupakan harga dari viskositas kinematis dan L adalah panjang garis air.

4.      C_R dinyatakan sebagai fungsi froude Number yaitu :

5.      Hasilnya dikelompokkan menurut rasio panjang displacement ( ), koefisien  prismatik ( ) model,  merupakan volume displacement, B merupakan lebar, T merupakan Sarat dan  merupakan Koefisien penampang melintang tengah kapal (MidShip Coefficient), yang keseluruhananya dihubungkan berdasarkan persamaan sebagai berikut :

6.      Diagram utama digambarkan untuk menyatakan Kurva rata-rata C_R untuk rasio Lebar – sarat (B/T) = 2,5.

Perhitungan Tahanan Kapal Metode Foude

Pada tahun 1868, William Froude mengirim memorandum perihal " Observation an suggestion on the subyek of determining by experiment the resistance of ship " ( Pengamatan dan saran mengenai penentuan tahanan kapal melalui percobaan ) kapal Chief constructor angakatan laut inggris ( Froude, 1955 ). Dengan kata lain, Froude menganggap bahwa tahanan suatu kapal atau model dapat dipisahkan dalam dua bagain yaitu tahanan gesek dan tahan sisa. Tahanan sisa ini disebabkan karena pengaruh gaya gavitasi dan gaya inertia, sedangkan tahanan gesek disebabkan karena pengaruh gaya viskositas dan gaya inersia. Jadi tahanan sisa dianggap tidak tergantung tahanan gesek, maka percobaan model dapat dilakukan dengan cara berikut ini. Mengikut buku froude untuk hukum berarti. Vm = Vs / Vm dan Vs masing – masing adalah kecepatan model dan kecepatan kapal dan rasio skala.Dengan menggunakan asas yang sama dengan diatas, maka tahanan total kapal adalah ; Rts = Rfs + Rrs = Rfs + p ( RRM).

Perhitungan tahanan kapal Metode Teyer

Pada tahun 1972 E.V Teyer menerbitkan makalah mengenai tahanan kapal dan model yang kemudian menguraikan salah satu model yang diperkenalkanya untk menggabungkan hokum mengenai kesamaan tahanan total spesixk merupakan fungsi serentak dari angka reynold dan angka froude, yaitu : R / ( AV2 ) = ( IV / GL + v / VL atau R / ( AV2 ) = a + b (( v / VL ) 1/3 ) Untuk tahanan spesixk total, a tergantung kepada ratio kecepatan panjang, dan harganya tetap jika rasio kecepatan panjang kapal tersebut tetap, dan b tergantung pada banyaknya tahanan total yang dipengaruhi oleh skala. Selanjutnya tahanan kapal dapat dihitung dengan rumus : RS = CTS ( ½ Ps . Vs 2 . Ss) Dimana Vs kecepatan kapal, Ss permukaan basah kapal Ps Massa jenis air laut.

Perhitungan tahanan kapal Metode ITTC 1957

Dalam suatu pertemuan yang dikenal dengan " International Towing Tank Conference ( ITTC )" 1957. memutuskan untuk mengambil garis yang diberikan dalam rumus: Rtm = 0,075 / ½ m Vm 2 Sm Dimana Rtm adalah tahanan model, dan V adalah kecepatan model serta Sm adalah permukaan basah model.

Perhitungan tahanan kapal Metode Hughes

 Pada tahun 1954, G Hughes mengajukan rumus untuk dipakai dalam korelasi antara model dengan kapal ( Hughes, 1954 ). Dalam makalahnya diberikan hasil dari percobaan tahanan gesek dengan memakai sejumlah permukaan bidang yang mulus dalam aliran turbulen. Rumus untuk koexsien tahanan kapal diajukan sebagai berikut : Cf = 0,066 ( log 10 RN – 2,03 ) 2 Rumus ini cocok dengan hasil percobaan. Lebih lanjut dia menguraikan bahwa tahanan kapal dapat dipandang sebagai berikut :

1. Tahanan gesek permukaan bidang yang mempunyai luas permukaan basah dan panjang ratarata yang sama dengan luas permukaan basah dengan panjang kapal, didalam aliran dua dimensi.

2. Tahanan bentuk merupakan kelebihan dari tahanan tersebut diatas yang akan dinamai kapal jika badan kapal tersebut terbenam dala-dalam sebagai sebagaian model rangkap.

3. Tahanan permukaan bebas, merupakan kelebihan dari tahanan total permukaan model diatas permukaan kapal yang terbenam dalam-dalam ketika menjadi bagaian dari model rangka. Dari uraian diatas , maka persamaan tahanan dapat diuraikan sebagai berikut : Tahanan total + tahanan gesek dasar + tahanan bentuk + tahanan permukaan bebas.

Perhitungan tahanan kapal Metode Prohaska

Metode ini dibuat berdasarkan asas Hughes dalam diskusi masalah makalah Hughes ( 1966 ) . Dimana Prohaska memberikan formula untuk menentukan factor bentuk dalam tiga dimensi pada gesekan pelat dasar. K = ( Cv - Cfo ) / Cf

Perhitungan tahanan kapal Metode ITTC 1978

Uuntuk perkiraan unjuk kerja kapal berbaling – baling tunggal. Tahun 1978 para organisasi anggota ITTC diberi tahu agar memakai, sebagai standart sementara, suatu metode yang disebut " ( 1978 ITTC 1978 untik perkiraan unjuk kerja kapal berbaling – baling tunggal ).

Perhitungan tahanan kapal Metode Yamagata

Metode perhitungan tahanan kapal ini diperkenalkan oleh Dr. Yamagata. Pada metode ini banyak menggunakan diagram sama halnya dengan metode ghuldamer. Metode Yamagata hanya diperhitungkan tahanan gesek dan tahanan sisa, sedangkan tahanan tambahan lainya seperti tahanan angin, bulbous LCB dan lain-lain.

-          Copyright datasource