DINAMIKA KAPAL

DINAMIKA KAPAL
Istilah-istilah penting dalam dinamika kapal :
–
Seakeeping
Unjuk kerja kapal pada saat beroperasi di laut
–
Manouveribility
Kemampuan kapal untuk mempertahankan posisinya dibawah kendali
operator kapal
–
Seaworthiness
Kemampuan kapal untuk tetap selamat dalam operasionalnya di laut
–
Seakindliness
Respon kapal terhadap kondisi operasional di laut
–
Deck wetness
Air naik keatas geladak kapal, sehingga geladak menjadi basah.
–
Wave Spectrum
Spektrum gelombang yang merepresentasikan kondisi gelombang
pada lautan terbuka
DINAMIKA KAPAL
 MATERI PERKULIAHAN
– SEA KEEPING
Kemampuan unjuk kerja kapal dalam menghadapi
gangguan-gangguan disaat beroperasi di laut
 GERAKAN HEAVING
 GERAKAN PITCHING
 GERAKAN ROLLING
– MANEUVERABILITY
Kemampuan kapal untuk mempertahankan posisinya
dibawah kendali operator kapal
DINAMIKA KAPAL
PENDAHULUAN
Macam-macam gerakan kapal
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
 Dalam kajian olah gerak kapal, gerakan yang
ditinjau adalah gerakan yang hanya mampu
direspon oleh kapal, yaitu :
– rolling,
– heaving,
– pitching.
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.
GERAKAN HEAVING
Merupakan gerak linear (naik - turun) kapal pada arah
sumbu z.
Ketika kapal dipaksa bergerak ke dalam air dari posisi
keseimbangannya maka akan melepaskan daya apungnya, jika gaya
apungnya lebih besar dari bebannya maka kapal akan bergerak tegak
lurus untuk mencapai titik keseimbangan awal (normal).
Added Mass Inertia Force
Penambahan massa pada kapal untuk kembali pada posisi semula disebut
added mass dengan koefisien pembalik.
Komponen pada perhitungan heaving :
w 
e   w 
2g
Lw
w
g
= frekuensi gelombang
u cos 
= frekuensi yang berlawanan arah untuk menambahah
massa agar kapal kembali ke posisi semula
Dumping Force :
d2
Fb  b
dt
-
b = koefisien damping untuk heaving.
Koefisien damping secara normal tergantung pada faktor
berikut ini :
Jenis gerakan oksilasi
Pertemuan frekuensi oksilasi
Bentuk kapal
Restoring Force
Restoring force untuk gerakan heaving adalah gaya apung tambahan yang
memberikan gaya pada badan kapal untuk kembali pada posisi semula,
pada saat kapal berada pada sarat.
cz  gAwp Z
dimana : Awp = luas bidang air
Z = Additional innersia pada kapal
.
Exciting Force :
Gaya yang dipengaruhi oleh gelombang (hagging-sagging) disebut
exciting force
Exciting force untuk gerakan heaving dipengaruhi oleh gelombang,
sehingga exciting force pada sebuah penampang memanjang kapal
adalah :
Fe =
2gydx
Fe maksimum jika Sudut datang gelombang = 90 atau 270 derajat
Fe =
2ghaAwp
dimana : ha = (amplitude gelombang laut),
Awp = (luas bidang air)
Periode Heaving (TH)
TH = 2 (d x Cb/Cw)0.5 (detik)
d = Sarat Kapal
Cb = Koeff. Blok
Cw = Koeff. Garis Air
Gerakan Pitching
Gerakan bersudut sesuai dengan sumbu Y (sumbu y
sebagai sumbu putar) berupa anggukan by the bow-by
the stern
Empat momen yang berpengaruh pada saat
gerakan pitching adalah :
– Added mass inertial moment
– Damping moment
– Exciting moment
– Restoring moment
 Persamaan gerakan pitching dapat ditulis :
d 2
d
a 2 b
 c  M 0 cos e t
dt
dt
d 2
a 2
dt
 inertial moment =
a : adalah momen inertia yang sebenarnya
d
:adalah percepatan sudut dari gerakan
dt
picthing
2
2
Damping Moment
 Damping moment coefficient (b) dapat
diperoleh dari potongan pada tiap-tiap station
yang sudah ditentukan,dan kemudian
diintegrasikan pada keseluruhan panjang
kapal
 Dimana damping moment adalah
b = damping moment coefficient
d
=
kecepatan
sudut
dt
d
b
dt
Exciting Moment
 Exciting moment Dalam kaitan dengan
ketidakseimbangan momen yang
disebabkan oleh ombak pada tengah kapal.
 Gerakan anggukan atau naik turun kapal
dapat dikurangi dengan distribusi tekanan
hidrostatik.
 Exciting Moment adalah :
M 0 cos e t
Restoring moment
 Restoring moment dianggap sebagai cara
linear dalam penentuan sudut dari pitching
c
 dimana c adalah restoring moment coefficient,
dan  adalah dispalcement bersudut di dalam
picthing
 Gerakan Heaving-Pitching dipengaruhi oleh :
– Tinggi Gelombang
– Bentuk Badan Kapal
– Muatan Kapal
– Kecepatan Kapal
Periode Pitching

L
C
.
3
0.01L  g
L
Tp
C = kontanta (0.009-0.01)
Periode Pitching dipengaruhi oleh:
- Type kapal
- Displacement kapal
- Panjang kapal
Gerakan Rolling
Persamaan Gerakan Rolling
d 
d
a 2 b
 c  M 0 cos e t
dt
dt
2
adalah momen internal massa
a(d  / dt ) sesungguhnya yang
dipergunakan untuk rolling
b(d / dt ) adalah respon dari damping
moment
(d / dt )
adalah kecepatan sudut
c
adalah Damping momen koefisien
2
2
Damping force untuk rolling
 Damping force yang bekerja selama gerakan rolling
berlangsung sangat dipengaruhi oleh beberapa
kombinasi dari beberapa faktor antara lain :
– pembentukan gelombang
– pergeseran air yang terjadi pada permukaan atau yang
terjadi pada pusaran air (eddy making)
– adanya konstruksi tambahan seperti bilge keels, skeg ,
atau konstruksi sejenis lainya
– tahanan angin yang terjadi pada kapal
– energi yang hilang selama gerakan rolling
– tegangan permukaan
Damping koefisien
 Nilai damping koefisien ini dapat
dirumuskan dengan strip method sebagai
berikut :
g  Bn  2
bn  3   
e  2 
2
2
  Bn
 d  
 
 a  Bn / 2 
 2g
a
2
e




2
Periode Rolling
 Periode Rolling kapal dipengaruhi oleh type
dari kapal :
– Passenger
– Cargo-Passanger
– Cargo
– Tanker
– Fishing Boat
– Cruiser
– Destroyer
– Torpedo Boat
20 – 25
detik
10.5 – 14.5 detik
9 – 13
detik
9 – 10
detik
5.5 – 7
detik
12 – 13
detik
9 – 9.5
detik
7 -7.5
detik
 Rumus Periode Rolling
'
xx
I
T  2
GM T
The JONSWAP Spectrum



Slight Water
Significant Wave Height
Period
Wind speed
: 0,875 m
: 7,50 s
: 13,5 Knots
Moderate Water
Significant Wave Height
Period
Wind speed
: 1,875 m
: 8,80 s
: 19
Knots
Rough Water
Significant Wave Height
Period
Wind speed
: 3,25
: 9,7
: 24,5
m
s
Knots
Gerakan Coupled Heaving-Pitching
 Gerakan Coupled Heaving-Pitching kapal
dipengaruhi oleh :
– Perbandingan dimensi utama kapal (B/D, L/D,
L/B) dan parameter hidrostatis
– Sudut pitching pada gerakan coupled heavingpitching dengan kecepatan kapal pada
gelombang reguler
– Tinggi gelombang reguler head seas
Inherent Dynamic Stability
Course-Keeping Ability
Stopping Ability
Hubungan Initial Turning Ability
dengan Keselamatan
Hubungan Turning Ability dengan
Keselamatan
Sistem koordinat
Simulasi Maneuverability