eISSN: 2721-5717; pISSN: 2747-2124
https://journal.unhas.ac.id/index.php/zonalaut

## ZONA LAUT

## JURNAL INOVASI SAINS DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
- -Times New Roman 11 Italic-

## PERBANDINGAN PANJANG MOORING LINE TERHADAP KARAKTERISTIK PERGERAKAN KAPAL FPSO MENGGUNAKAN ANALISA NUMERIK
-m New Roman 11 Italic-
Nadya Darwis
Departemen Teknik Kelautan, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Indonesia
*Nadyanurhakiki@icloud.com

## Abstrak
Dalam analisa penambatan untuk kapal FPSO ( Floating Production Storage and Offloading ), banyak faktor yang perlu di perhatikan agar mooring system bisa memenuhi standar kelayakan operas dan keamanan. Di paper ini akan dibahas mengenai  kestabilan  Kapal  FPSO  dengan  panjang mooring  line yang  bervariasi  untuk  kapal  FPSO  dengan  kapasitas 170218 DWT yang nantinya akan dikonversi. Jumlah tali mooring diberi batasan sampai 4 dengan panjang tali mooring masing-masing  3100,  3200,  3300  m.  Variasi  pada  panjang  tali  tambatan  untuk  membandingkan  pengaruh  perubahan panjang  dari  tali tambat  terhadap tegangan  dari  tiap  tali  tambat dan  offset  gerakan  dari  FPSO  saat  di  tambat  dan  saat mendapatkan  pembebanan  lingkungan  laut  (gelombang,  angin,  arus)  dengan  menggunakan  analisa  dinamis  dengan metode  time  domain.  Dari  studi  ini  dapat  diketahui  dengan  penambahan  panjang  mooring  line  maka  akan  terjadi pengurangan maksimum tension pada mooring line, tapi sebaliknya terjadi penambahan offset gerakan kapal [1].
Kata kunci : FPSO, Penambatan, Tali Tambat, Tegangan Tambat Roman 11 Italic-

## Abstract
In  analyzing  moorings  for  FPSO  (Floating  Production  Storage  and  Offloading),  many  things  must  be  considered  so that the mooring system can meet operability and safety standards. In this paper, we will discuss the stability of FPSO ships with varying mooring line lengths for FPSO ships with a capacity of 170218 DWT which will later be converted. The number of mooring ropes is limited to 4 with mooring rope lengths of 3100, 3200, 3300 m respectively. Variations in the length of the mooring line to clearly see the extent of the influence of changes in the length of the mooring line on the  tension  of  each  mooring  line  and  the  movement  offset  of  the  FPSO  when  moored  and  subjected  to  marine environmental loads (waves, wind, currents) using full dynamic analysis with the time method domain. From this study it can be seen that by increasing the length of the mooring line there will be a reduction in the maximum tension on the mooring line, but on the contrary there will be an increase in the offset of the ship's movement.
Keywords: FPSO, Mooring, Mooring line, Mooring tension
New Roman 11 Italic-

## 1. PENDAHULAN
Perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan  kemajuan  teknologi  serta  semakin  menipisnya  cadangan  minyak  di darat,  maka  wilayah  ekspor  gas  semakin  meluas  hingga  mencapai  ke  perairan  dalam.  Untuk  menghadapi lingkungan perairan yang lebih dalam, Floating Offshore yang akan dioperasikan adalah jenis yang dianggap hemat biaya, seperti platform terapung. Anjungan lepas pantai untuk struktur lepas pantai terapung meliputi anjungan  TLP,  anjungan  semi submersible ,  FPS,  dan  anjungan  SPAR.  Salah  satu  jenis  fasilitas  yang digunakan dalam penambangan lepas pantai adalah unit produksi terapung atau FPU yang digunakan sebagai unit awal proses produksi gas alam atau hidrokarbon yang selanjutnya akan didistribusikan ke kilang di darat melalui  pipa  bawah  laut  atau  minyak.  Dengan  eksploitasi  sumber  daya  yang  mencapai  perairan  dalam, struktur terapung yang dipadukan dengan sistem tambatan yang efisien dan andal menjadi semakin populer.
Sistem  tambatan  semakin  menghadapi  banyak  tantangan  untuk  memastikan  keandalan  dan  keamanan pengoperasian anjungan lepas pantai. Dalam hal ini, sistem tambatan merupakan elemen penting dari sistem pemeliharaan  anjungan  yang  dikembangkan  untuk  eksplorasi  dan  produksi  sumber  daya  minyak  dan  gas lepas  pantai.  Ada  tiga  jenis  pengaturan  untuk  sistem  tambatan  tersebar,  yang  disebut  tambatan  jangkar, tambatan  catenary,  dan tambatan  catenary  apung. Tali  tambatan  yang  umum  digunakan  adalah  rantai  berat, kabel baja dan/atau tali poliester sintetik yang diikatkan pada jangkar di dasar laut. Pada penelitian ini yang akan  difokuskan  adalah  penentuan  variasi  panjang  tali  tambat.  Secara  teori,  bertambahnya  panjang  tali tambatan  akan  menyebabkan  penurunan  tegangan  maksimum  pada  tali  tambatan,  namun  sebaliknya  akan terjadi peningkatan pergerakan kapal [2].
Gambar 1 . FPSO Berge Helena.

## 2. METODE
Penilitian dilakukan dengan metode studi literatur serta pendekatan metode numerik menggunakan software ANSYS AQWA. Analisis ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana respon mooring line serta gerak kapal FPSO  terhadap  panjang  mooring  line.  Terdapat  3  variasi  panjang  mooring  line  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  yakni  3100  meter,  3200  meter  dan  3300  meter.  Pada  pemodelan  ini  menggunakan  4  tali tambat dengan panjang tali yang berbeda.
Adapun batas toleransi yang diberikan terhadap gerak struktur terapung adalah sebagai berikut:
Tabel 1 . Kriteria Toleransi gerak struktur terapung.
Criteria Well Production Mean Hell Angel (deg) 2 Mean Roll Angel (deg) 2 Max Pitch (deg) 6 Lateral Acceleration (m/s^2)  0.20 x g =1.962 Surge Acceleration (m/s^2) 0.20 x g =1.962 Riser Stroke +15 -10
Dimensi kapal yang digunakan adalah kapal Berge Helena yang berjenis FPSO dengan dimensi : Main Dimension LOA :   250 m B :   46 m H :   24.6 m T :   16.5 m
Data karakteristik laut yang digunakan yakni data lingkungan dari Blok Masela, yakni:
Data Lingkungan Blok Masela Angin : 16.91 m/s Arus : 0.5     m/s Gelombang : 2.5     m
Adapun mooring line yang digunakan pada 3 variasi panjang tali yakni :
Studless R4 Mass / Unit Length : 438.90 kg/m Equivalent Diameter : 0.1588 m Section Length : 140.208 m Stiffness : 1842397000 N Maximum Tension : 19563000 N
Gambar 2 . Konfigurasi mooring line pada FPSO.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Response amplitude operator (RAO)
(RAO)  adalah  fungsi  matematis  untuk  mengetahui  hasil  dan  respons  oleh floating  production berdasarkan amplitudonya  sebagai  akibat  beban  eksitasi  gelombang  dengan  rentang  frekuensi/periode  tertentu.  RAO adalah  informasi  dari  karakteristik  gerakan  dari  bangunan floating  production terhadap  gelombang  fungsi operator.  Respon  gerakan  RAO  translasi  adalah  perbandingan  secara  langsung  antara  amplitudo  gerakan dibandingkan dengan amplitudo gelombang insiden [3].
Dimana : Φa : Amplitudo respon gerakan [m] atau [deg] ζa : Amplitudo gelombang [m]
Berikut adalah nilai RAO yang didapatkan dari software Ansys AQWA dengan arah pembebanan pada sudut 0 derajat, 45 derajat, 90 derajat, 135 derajat, dan 180 derajat, terhadap enam derajat kebebasan ( Six Degrees of Freedom ) meliputi Surge (X), Sway (Y), Heave (Z), Roll (RX), Pitch (RY), dan Yaw (RZ).
Gambar 3 . RAO Terhadap Sumbu X (Surge). Grafik  respon  dari motion  surge  (X) dengan  kondisi free  floating menujukan  pada  derajat  180  mengalami nilai signifikan terbesar yakni 1,45  m/m sedangkan nilai terkecil terjadi pada derajat 90.
Gambar 4. RAO Terhadap Sumbu Y (Sway).
Grafik respon dari motion sway (Y) dengan kondisi free floating menujukan pada derajat 90 mengalami nilai signifikan terbesar yakni 1.17 m/m sedangkan nilai terkecil terjadi pada derajat 135.
Gambar 5 . RAO Terhadap Sumbu Z (Heave).
Grafik  respon  dari motion  heave (Z)  dengan kondisi free  floating menujukan  pada  derajat  90  mengalami nilai  signifikan  terbesar  yakni  1,72 m/m sedangkan nilai terkecil terjadi pada derajat 0.
0 0.5 1 1.5 2 0 5 10 15 20 25 A m p (m /m ) Frekuensi (Hz) RAO SURGE 0 45 90 135 180 0 0.5 1 1.5 0 5 10 15 20 25 A m p (m /m ) Frekuensi (Hz) RAO SWAY 0 45 90 135 180 0 0.5 1 1.5 2 0 5 10 15 20 25 A m p (m /m ) Frekuensi (Hz) RAO HEAVE 0 45 90 135 180

## Gambar 6 . RAO Terhadap Sumbu RX (Roll).
Grafik  respon  dari motion  roll (RX)  dengan kondisi free  floating menujukan  pada  derajat  135 mengalami nilai signifikan terbesar yakni 4,71 m/m sedangkan nilai terkecil terjadi pada derajat 180.
Gambar 7. RAO Terhadap Sumbu RY (Pitch).
Grafik  dari  respon motion  pitch (RY)  dengan kondisi free  floating menujukan  pada  derajat 45 mengalami nilai signifikan terbesar yakni 0,95 m/m   sedangkan nilai terkecil terjadi pada derajat 90.
Gambar 8 . RAO Terhadap Sumbu RZ (Yaw) Grafik  respon motion  sway (XZ)  dengan  kondisi free  floating menujukan  pada  derajat  45  mengalami  nilai signifikan terbesar yakni 0,32 m/m  sedangkan nilai terkecil terjadi pada derajat 90.
Grafik  diatas  adalah  nilai  dari  Response  Amplitude  Operator  (RAO)  pada  tiap  6  derajat  kebebasan  yang diperoleh  menggunakan  software  Ansys  AQWA.  Dari  grafik  diatas  dapat  kita  ketahui  bagaimana  respon gerak  struktur  terhadap  beban  lingkungan  yang  ada  di  Blok  Masela  berbagai  sumbu  derajat  kebebasan dengan  arah  pembebanan  yang  berasal  dari  sudut  0  derajat,  45  derajat,  90,  derajat,  135  derajat,  serta  180 derajat.
-1 0 1 2 3 4 5 0 5 10 15 20 25 A m p (m /m ) Frekuensi (Hz) RAO ROLL 0 45 90 135 180 0 0.5 1 1.5 0 5 10 15 20 25 A m p (m /m ) Frekuensi (Hz) RAO PITCH 0 45 90 135 180 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 5 10 15 20 25 A m p (m /m ) Frekuensi Hz) RAO YAW 0 45 90 135 180
Surge acceleration adalah gerak struktur terapung terhadap sumbu x dikarenakan adanya beban lingkungan, adapun  kriteria  yang  telah  ditentukan  pada  surge  acceleration  ialah  0.2  x  9.81  =  1.962  m/s^2.  Sehingga diperoleh grafik pada 3 variasi panjang tali tambat, yakni: 3100, 3200, dan 3300 selama 100 s.
Gambar 9 . Surge pada panjang tali 3300 Gambar 10 . Surge pada panjang tali 3200
Gambar 11 . Surge pada panjang tali 3100
Berdasarkan hasil yang diperoleh diatas dapat diketahui bagaimana pergerakan kapal FPSO terhadap sumbu X setelah ditambat dengan berbagai variasi panjang mooring line.

## Max Pitch Angel
Max  pitch  angel adalah  gerak  struktur  terapung  terhadap  sumbu  RY  dikarenakan  gaya-gaya  luar,  adapun kriteria  yang  telah  ditetapkan  ialah  6  derajat.  Berikut  adalah  grafik  yang  diperoleh  dari  pemodelan  Ansys AQWA terhadap 3 variasi panjang mooring line yaitu 3100,3200, dan 3300 selama 100 s.
Gambar 12. Max Pitch pada panjang tali 3300 Gambar 13. Max Pitch pada panjang tali 3200
-1 0 1 2 3 0 20 40 60 80 100 120 SURGE ACCELERATION Sumbu X Criteria -1 0 1 2 3 0 20 40 60 80 100 120 SURGE ACCELERATION Sumbu X Criteria -1 0 1 2 3 0 20 40 60 80 100 120 SURGE ACCELERATION Sumbu X Criteria
Gambar 14. Max Pitch pada panjang tali 3100 Berdasarkan hasil yang diperoleh diatas dapat diketahui bagaimana respon gerak strutur terapung terhadap sumbu RY setelah ditambat dengan berbagai variasi panjang mooring line.

## Mean Hell Angel
Mean  Hell  angel adalah  gerak  struktur  terapung  terhadap  sumbu  RX  (gerak  roll)  yang  diakibatkan  beban lingkungan,  adapun  kriteria  yang  telah  ditetapkan  ialah  2  derajat.  Berikut  adalah  grafik  yang  diperoleh terhadap 3 variasi panjang tali mooring yaitu 3100,3200, dan 3300 selama 100 s.
Gambar 15. Mean Hell Angel pada panjang tali 3300 Gambar 16. Mean Hell Angel pada panjang tali 3200
Gambar 17. Mean Hell Angel pada panjang tali 3100
Berdasarkan hasil yang diperoleh diatas dapat diketahui bagaimana respon gerak strutur terhadap sumbu RX (gerak roll) setelah ditambat dengan 3 variasi panjang mooring line.

## Riser Stroke
Riser  stroke adalah  gerak  struktur  terapung  terhadap  sumbu  z  (gerak  heave)  dikarenakan  adanya  beban lingkungan, adapun kriteria yang telah ditentukan pada riser stroke ialah batas atas 15 dan batas bawah  -10. Adapun  grafik  yang diperoleh terhadap 3 variasi  panjang  mooring yaitu 3100, 3200, dan 3300 selama 100s sebagai berikut.
Gambar 18. Riser Stroke pada panjang tali 3300 Gambar 19. Riser Stroke pada panjang tali 3200
Gambar 20. Riser Stroke pada panjang tali 3100
Berdasarkan hasil yang diperoleh diatas dapat diketahui bagaimana pergerakan kapal FPSO terhadap sumbu Z setelah ditambat dengan berbagai variasi panjang mooring line

## Mooring Line Tension
Mooring  line  tension  adalah  tegangan  tali  tambatan  yang  sangat  penting  untuk  mengetahui  berapa  besaran tekanan  yang  diterima  oleh  tiap  tali  tambat,  dengan  mengetahui  tension  dari  tiap  mooring  line  dapat mengetahui seberapa lama tali tambat itu dapat bertahan sehingga kita lebih dapat memaksimalkan umur dari teknologi  tambat  tersebut.  Berikut  adalah  tension  mooring  line  yang  diperoleh  pada  tiap  variasi  panjang mooring line dengan rentang waktu 100s menggunakan software Ansys AQWA.
Gambar 20 . Tension pada panjang tali 3200
Gambar 20 . Tension pada panjang tali 3100
Hasil analisa pada variasi ketiga dengan panjang tali 3100 didapat nilai tension terbesar terjadi di line 2.
Analisa  tension  dilakukan  dengan  menggunakan  3  desain  variasi  mooring  line  yaitu  (1)  Model  pertama, dengan panjang tali 3300 menggunakan material R4 Studless diameter 0.1588 m. (2) Model kedua, dengan panjang  3200  menggunakan  material  R4  Studless  diameter  0.1588  m.  (3)  Model  ketiga,  dengan  panjang 3100  menggunakan  material  R4  Studless  diameter  0.1588  m.  Berdasarkan  analisa  yang  telah  dilakukan pada  ketiga  desain  variasi  konfigurasi  mooring  system  bahwa  tension  maksimum  terjadi  pada  desain mooring line 3 dengan  panjang tali 3100.

## 4. KESIMPULAN
Dalam  merancang  mooring  system  hal  yang  perlu  diperhatikan  adalah  mengacu  pada  kemampuan  dan kapasitas dari  tali mooring.  Dari hasil analisa bahwa ada beberapa tali yang mempunyai kapasitas dibawah standar yang diijinkan dalam design, tapi dari penelitian ini terlihat bahwa dengan penambahan panjang tali mooring maka akan terjadi pengurangan maksimum tension pada tali mooring, dan sebaliknya terjadi sedikit penambahan  offset  gerakan  kapal.  Dari  study  diatas,  terlihat  bahwa  panjang  mooring  line  akan mempengaruhi  pemilihan  dimensi  dan  type  dari  chain  dan  wire,  serta  jangkar  yang  akan  dipakai  dalam mooring system [4].

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih  memuat apresiasi yang diberikan oleh penulis kepada pihak-pihak yang telah berperan dalam penelitian, baik  dalam bentuk support, perizinan,  bimbingan,  maupun  membantu dalam pengambilan data.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Fauzan, Ahmad. “Analisa Kekuatan Spread Mooring Pada Sistem Tambat FPSO Berbentuk Silinder di Perairan Lepas” Jurnal Teknik Perkapalan, Vol. 7, No. 1.
[2] Hakim,  Luqman  Hadi.  “Analisa  Perilaku  Dinamis  FPSO  Dengan  System  Internal  Turret  Mooring, Teknik Kelautan 2018.
[3] DNV.DNV OS E301 – “Position Mooring”.Norway: Det Norske Veritas. DNV, 2004
[4] Lewis, W.E. “Principles of Naval Architecture (second revision)”, volume III  – “Motions in Waves and Controllability. Jersey City, NJ: Society of Naval Architects and Marine Engineers. 1998