Date post: | 07-Jul-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | kevin-sarosa |
View: | 227 times |
Download: | 0 times |
of 26
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
1/26
HAMBATAN KAPAL
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Tugas Akhir
Disusun Oleh:
Andri Firardi Utama
L0G 007 010
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK PERKAPALAN
PROGRAM STUDI DIPLOMA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG
2012
HAMBATAN KAPAL
Andri Firardi Utama
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
2/26
urusan Pr!gram "tudi Di#l!ma $$$ Teknik Perka#alan
Uni%ersitas Di#!neg!r!
Tahanan adalah gaya yang terjadi (dialami kapal), berbanding pangkat dua dengan
kecepatan kapal. Satuannya (SI) adalah Newton, lambang N. Dalam bidang penerbangan istilah tahanan disebut drag, sementara di laut sebagai resistance.Dalam merancang kapal, bentuk badan kapal diusahakan mempunyai tahanankapal yang rendah bila kapal bergerak diatas air. Sistem propeller kapal
/pendorong, mesin penggerak dan lambung kapal harus dirancang yang palingesien, yaitu jumlah energi yang diperlukan untuk propulsi kapal harus sekecilmungkin tapi harus mampu memenuhi kecepatan kapal rancang. !ecepatan kapalharus sesuai dengan daya mesin (penggerak) utama. "erkiraan daya (besar)mesinadalah berdasarkan (gaya) tahanan kapal.
Rumus Tahanan Kapal
R=0,5.CT .A.v 2.rho
Dimana # $ % &ambatan !apal (N)'T % !oesien Tahanan Total
% uas *idang *asah+ % elocity / !ecepatan !apal (m/s)rho % massa jenis air (kg/m- )
Hama!an Kapal "# Lau! T$nan%
&am'atan 'adan ka#al yang 'ergerak di (uida 'er#ermukaan 'e'as) *adan
ka#al 'ila 'ergerak di suatu (uida 'er#ermukaan 'e'as #ada k!ndisi tenang tidak
terganggu+ maka #ada saat 'ergerak akan menim'ulkan gel!m'ang sehingga
'adan ka#al akan mengalami ham'atan ka#al, tahanan ka#al laut)
ambar "ergerakan !apal yang emicu elombang
Fluida dalam ilmu -sika di'agi menjadi dua+ yaitu:
. RESISTEN&E OF SHIP
http://kapal-cargo.blogspot.com/2011/01/propulsi-kapal-propulsi-water-jet-kapal.htmlhttp://kapal-cargo.blogspot.com/2011/01/propulsi-kapal-propulsi-water-jet-kapal.html
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
3/26
1) Fluida ideal adalah (uida angga#an /#enyederhanaan+ misalnya kekentalan
dia'aikan untuk kemudahan dalam #enyelesaian masalah) "ering juga
aliran (uida diangga# #artikel air tidak mam#u mam#at (incompressible
dan tak 'er!tasi (irrotational))2' Fluida real adalah (uida yang se'enarnya+ air laut dan air sungai memiliki
kekentalan+ Dalam #erhitungan gaya (uida terhada# 'enda+ denganmem#erhitungkan kekentalan maka #erhitungan /#ersamaan le'ih #anjang
, rumit+ akan teta#i hasil akan le'ih teliti di'anding dengan (uida ideal)
K(mp(n$n Hama!an Kapal
• &am'atan Gesekan /F meru#akan ham'atan ka#al yang ditim'ulkan !leh
media (uida 'er%isk!sitas yang ikut terseret 'adan ka#al+ sehingga terjadi
0rictional 0orce)
• &am'atan Gel!m'ang /2 meru#akan ham'atan ka#al yang tim'ul aki'at
'ergeraknya ka#al) Da#at terjadi meski#un (uidanya ideal+ gaya yang terli'at
adalah #!tential 3!r4e)• &am'atan tekanan /P meru#akan ham'atan ka#al yang tim'ul aki'at
gerakan ka#al atau 'enda #ada (uida n!n5ideal /(uida yang 'er%isk!sitas
akan menim'ulkan gaya #ressure 3!r4es)
• &am'atan Udara /A meru#akan ham'atan ka#al yang tim'ul aki'at
'angunan atas ka#al (superstructure) yang tinggi dengan 'entuk tidak
streamline)
• &am'atan A#endi6 /APP meru#akan ham'atan ka#al yang tim'ul aki'at
adanya a##endages #ada lam'ung ka#al di 'aah garis air antara lain lunas
saya# (bilge keels)+ #enum#u #!r!s propeller + lu'ang *o1 Thruster )
Hama!an Kapal "$n%an B$$)apa K(n"#s#*
1) *ergerak di dalam (uida /Air Laut
Flu#"a #"$al + ham'atan t!tal 8 0
Flu#"a $),#s-(s#!as + ham'atan t!tal 8 ham'atan gel!m'ang 9
ham'atan tekanan
.) *ergerak di #ermukaan 'e'as /Gel!m'ang dan Udara
Flu#"a #"$al + ham'atan t!tal 8 ham'atan gel!m'ang 9 ham'atan udara
Flu#"a $),#s-(s#!as + ham'atan t!tal 8 ham'atan gel!m'ang 9
ham'atan gesekan 9 ham'atan tekanan 9 ham'atan udara
Hama!an T(!al .RT/ "an Hama!an S#sa .RR/
• T 8 F 9
• 8 29P9A9APP
P$n%$l(mp(-an Tahanan
RESISTEN&E OF SHIP
http://kapal-cargo.blogspot.com/2011/01/kapal-cargo.htmlhttp://kapal-cargo.blogspot.com/2011/01/kapal-cargo.html
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
4/26
Tahanan ka#al+ se'agai ka#al #ermukaan memiliki le'ih 'anyak k!m#!nen
di'andingkan #esaat ter'ang mau#un ka#al selam karena ka#al di#engaruhi !leh
air /laut dan udara) Dalam #erkiraan 'esarnya gaya tahanan+ ka#al le'ih rumit dari
#ada #esaat ter'ang dan ka#al selam) Terkait ketelitian #erhitungan+ tingkat
kete#atan tahanan ka#al le'ih rendah dari keduanya)
Gam'ar di 'aah menunjukkan aliran sekitar ka#al+ tur'ulen dan laminar+
yang ikut di#ertim'angkan dalam e%aluasi k!m#!nen tahanan+ karena ka#al ukuran
'esar aliran disekitarnya adalah tur'ulen)
ambar liran Transisi ir Sekitar !apal pada 2
"e4ara umum dikenal dua k!m#!nen+ yaitu k!m#!nen tahanan gesek+ dan
k!m#!nen tahanan sisa) ;!m#!nen #ertama adalah tunggal /tan#a su' k!m#!nen+
sementara tahanan sisa yang k!m#!nen utamanya adalah k!m#!nen tahan !m'ak+!leh gerak ka#al (1a+e making resistance) yang terjadi #ada ke4e#atan tinggi+
terdiri atas 'anyak su'k!m#!nen)
Tahanan t!tal 'erdasarkan tahanan #er dis#lasemen dan ke4e#atan #er akar
dari #anjang ka#al)
< RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
5/26
ambar !omponen Tahanan esek dan Tahanan Sisa
= RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
6/26
ambar !omponen Tahanan !apal engkap
!ur+a !oesien Tahanan !apal
> RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
7/26
P$)-#)aan P$)h#!un%an Tahanan Kapal
1' M$!("$ K($s#$n A"m#)al!
2' M$!("$ F)(u"$
Pada tahun 1?>?+ 2illiam Fr!ude mengirim mem!randum #erihal
34bser+ation an Suggestion on the Subyek o0 Determining by 56periment the
$esistance o0 Ship7 /Pengamatan dan "aran Mengenai Penentuan Tahanan;a#al Melalui Per4!'aan ;a#al 'hie0 'onstructor Angkatan Laut $nggris
/ Fr!ude+ 1@== )
Tahanan suatu ka#al terdiri dari tahanan gesek /F dan tahanan sisa /+
dimana:
1) Tahanan gesek /F dise'a'kan karena #engaruh %isk!sitas dan gaya
inersia).) Tahanan sisa / dise'a'kan karena #engaruh gaya gra-tasi dan gaya
inersia) adi tahanan sisa tidak tergantung #ada tahanan gesek)
Maka tahanan t!tal ka#al adalah:RTs RFs 3 RRs
Fr!ude mengangga# 'aha tahanan gesek 'enda 'er'entuk ka#al sama
dengan tahanan gesek #elat segi em#at yang mem#unyai luas 'idang 'asah
dan #anjang yang sama dengan luas 'idang 'asah dari ka#al terse'ut) $ni
'erarti #ermukaan 'asah ka#al /" dihitung se'agai #erkalian antara #anjang
ka#al dengan #anjang lengkung sisi 'adan ka#al /girth rata5rata)
7 RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
8/26
ambar Sketsa odel !on+ersi 8roude
ngka 8roude (8roude Number)
• Angka Fr da#at menjadi t!lak ukur dalam menentukan jenis ka#al a#akahdalam kateg!ri ka#al 4e#at dan ka#al n!n54e#at yang tentunya #emilihan
k!e-sien 'entuk ka#al dalam #eran4angan)
• Angka Fr tinggi akan masuk kateg!ri ka#al 4e#at+ sedangkan 'ila nilai Fr
rendah+ maka ka#al terse'ut masuk dalam kateg!ri ka#al n!n54e#at)
• Untuk ka#al 4e#at+ ham'atan yang d!minan adalah ham'atan gel!m'ang
2 sehingga F)
• Untuk ka#al n!n54e#at ham'atan yang d!minan adalah ham'atan
gerekan F sehingga #ada k!m#!sisi T+ F • Angka Fr dan angka n juga terkait dengan k!m#!nen5k!m#!nen
ham'atan ka#al+ yakni n terkait dengan k!m#!nen ham'atan gesekan+sedangkan Fr terkait dengan ham'atan gel!m'ang atau ham'atan sisa)
L.g
V Fr =
Dimana# 8r % ngka 8roude
% !ecepatan !apal (m/s)
% "ercepatan ra+itasi (9,:; m/s
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
9/26
ngka $eynold ($eynold Number)
v
L.V Rn=
Dimana $n % ngka $eynold % !ecepatan !apal (m/s) % "anjang !apal (m)+ % iskositas !inematis 8luida % ;,;::- 6 ;=>? m
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
10/26
6' M$!("$7ama%a!a
Met!de #erhitungan tahanan ka#al ini di#erkenalkan !leh Dr) Eamagata)Pada met!de ini 'anyak menggunakan diagram) Met!de Eamagata hanya
di#erhitungkan tahanan gesek dan tahanan sisa+ ;!e-sien tahanan sisa
ka#al sesungguhnya kemudian digam'arkan #ada diagram+ dan
meru#akan k!e-sien tahanan sisa ka#al dengan rati! *,L 8 0+1=0 dan
*,T 9 .+.=) ika harga *,L dan *,T tidak sesuai maka rasi! *,L dan *,T
harus dik!reksi)
Urutan #erhitungan Met!de Eamagata adalah se'agai 'erikut:
1) ;!e-sien tahanan sisa /r! ditentukan dari diagram yang meru#akan
3ungsi dari angka Fr!ude /Fn dan k!e-sien *l!k /')
.) A#a'ila rasi! *,L tidak sama dengan rasi! ka#al standar /*,L80+1=0 +maka k!e-sien resistan4e hasil #em'a4aan diagram harus dik!reksi
dengan menggunakan diagram)
) A#a'ila rasi! *,T tidak sama dengan rasi! ka#al standar /*,T 8 .+.=+
maka k!e-sien resistan4e hasil #em'a4aan diagram harus dik!reksi
dengan menggunakan diagram)
10 RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
11/26
ambar !oesien Tahanan Sisa Antuk Standar &ull
11 RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
12/26
ambar !oreksi Nilai */
ambar !oreksi Nilai */T
1. RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
13/26
K()$-s# La#n
;!reksi A##endages /
Pertam'ahan esistan4e /H
;,< untuk t1in scre1
=) Tahanan sisa /esidual esistan4e di#er!leh dengan #ersamaan:R = Cr. % ρ.V 2"&.V 2 .10'& (!N)
>) ;!e-sien tahanan gesek (8rictional $esistance 'oeBsient) ditentukan
dengan rumus "4h!enherr:
C = 0,)*& (10 og Rn'2,*
Dimana # Rn = V.L"
Aki'at kekasaran #ermukaan 'adan ka#al+ maka 3J
C- = 1,0) C
&am'atan gesek di#er!leh dari #ersamaan :
R = % ρ S V 2 10'& C- (!N)
Dimana# S % uas bidang basah kapal
% 1,05&L ! (1,22 T"! + 0,)* C + 0,/*5
7) Tahanan t!tal ka#al
Rt = Rr + R (!N)
?) Daya e3ekti3 ka#al (&")
= Rt V " /5 (&")
1 RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
14/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik C,=
1< RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
15/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik C,
1= RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
16/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik ,=
1> RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
17/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik ,
17 RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
18/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik ?,=
1? RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
19/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik ?,
1@ RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
20/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik E,=
.0 RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
21/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik E,
.1 RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
22/26
!oesien Tahanan Sisa Antuk &arga !oesien "rismatik :.=
=) P$)h#!un%an Tahanan D$n%an M$!("$ H(l!)(p8M$nn$n
.. RESISTEN&E OF SHIP
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
23/26
Pada 'e'era#a met!de #erhitungan ham'atan ka#al terda#at
#eninjauan yang 'erdasarkan suatu kese#akatan+ se#erti #ada
#engestimasian nilai ham'atan haluan gem'ung yang hanya meninjau
haluan gen'ung terse'ut se4ara ter#isah) Atas dasar itulah )&!ltr!# dan
G)G))Mennem mem'uat suatu met!de yang mengandalkan kete#atan
#erhitungan dengan #engam'ilan data dan #eng!lahannya se4ara statisti4yang kemudian dikenal dengan 3etode "rediksi Daya 50ekti0 Statistik7 atau
disingkat 3etode Tahanan !apal Statistik7 )
*erdasarkan 'uku resistance and propulsion o0 ship+ tahanan t!tal yang
terjadi #ada se'uah ka#al da#at dihitung dengan memakai rumus K
RT = % ρ V 2 S CT (kg)
Dimana F $T % tahanan total kapal (kg)
'T % koesien tahanan total
G0 % massa jenis @uida (kg/m- )
% kecepatan kapal (m/s)
S % luas bidang basah (m
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
24/26
( )
−
××+−=
1C )
LC0,0*C1LL
C!
R
Dimana # $ % panjang bagian kapal yang menngalami tahanan langsung
(m)"" % panjang kapal (m)'" % koesien prismatic horiHontal'* % presentase letak titik tekan
4) Perhitungan harga 3akt!r lam'ung /1 9 ; 1
Fakt!r lam'ung yang mem#erlihatkan hu'ungan tahanan %isk!sitas
'entuk Lam'ung dengan tahanan gesek da#at di4ari dengan
#ersamaan:
( )0,*0)2)/
0,&*)3*&
4L
0,1215*&
R
4L
0,)*10*
4L
1,0*30*
4L
R C1 "
#
L
L
L
L
T
L
!0,)3/1130,5&L −
×
×
×
×+=
.) Perhitungan tahanan gesek /F ditentukan dengan #ersamaan :
6 (1CSV 2
ρR 1F
2
SF +××××=
Dimana : G0 % massa jenis @uida
% ;=C,; kg/m- (air laut)
% ;=;,9? kg/m- (air ta1ar)
S % luas permukaan basah (m
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
25/26
Tabel "enentuan &arga 8aktor *agian Tambahan
8/18/2019 Dokumen.tips Hambatan Kapal Resistence of Ship
26/26
7CT !
TS A0,31
5
××
×−=
=) Perhitungan tahanan tekanan tam'ahan dari haluan gem'ung dekat
#ermukaan air /* da#at dihitung dengan #ersamaan:
( )
+
×××=
−
2
&
:
&
&2
!Fn1
Fn;
e
A!T gρ0,11R
>) Perhitungan tahanan tam'ahan aki'at adanya trans3!rm yang
ter'enam/ T+ da#at dihitung dengan #ersamaan:
( )6 TS2
TR C0,21 AV ρ 0,5R −××××=
Dimana :
C(!! Ag2
V C
4L
TS
S6
×+
××
=
7) Perhitungan tahanan aki'at k!relasi m!del ka#al /M
Penentuan harga tahanan aki'at k!relasi m!del /M da#at dilakukan
dengan menggunakan #ersamaan:
<
2
s
7CSV 2
ρR
×××=
Dimana # $ % tahanan korelasi model
G0 % massa jenis @uida (kg/m- )s % kecepatan kapal (m/s
S % luas bidang basah kapal (m