ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)

## ANALISA KOMPONEN HAMBATAN KAPAL IKAN TRADISIONAL DI PERAIRAN CILACAP

## RESISTANCE COMPONENT ANALYSIS OF TRADITIONAL FISHING BOAT IN CILACAP

## Samuel
Teknik Perkapalan, Universitas Diponegoro Semarang Corresponding author e-mail: undip_samuel@yahoo.com
Received: December 2, 2015/Accepted: March 29, 2016

## ABSTRACT
Monohull fishing boats used to catch fish is modified into a catamaran boat. The purpose of this modification is to get more fish. Catamaran ship has a double hull, but with the double hull ships resulted  in  increasingly  complex  resistances.  It  is  interesting  to  study  in  depth  about  the resistance  components  of  Catamaran  boat.  Resistance  Components  not  only  consist  of  surge resistance,  frictional  resistance,  and  the  form  resistance  but  with  the  distance  between  demihull causing  interference  waves.  There  are  many  research  results  of Catamaran  boat in  that  aspect, but the data and information obtained from the experiment is still inadequate. In addition, there is still  lack  of  accuracy  particularly  in  predicting  interference  resistance  component  in  calm  water (calm-water  resistance)  as  a  result  of  the  distance  between  the  demihull.  This  study  aims  to describe the resistance component at Catamaran boat by using slender body method.
Keywords : catamaran, Cilacap, slender body method

## ABSTRAK
Kapal  ikan  monohull  yang  biasa  digunakan  untuk  mencari  ikan  dimodifikasi  menjadi  kapal catamaran.  Tujuan  modifikasi  ini  untuk  mendapatkan  muatan  ikan  yang  lebih  banyak.  Kapal Catamaran  mempunyai  dua  lambung,  tetapi  dengan  adanya  dua  lambung  mengakibatkan hambatan  kapal  semakin  kompleks.  Menarik  untuk  dikaji  lebih  lanjut  tentang  komponen hambatan kapal Catamaran. Komponen hambatan tidak hanya terdiri dari hambatan gelombang, hambatan  gesek,  dan  hambatan  bentuk  namun  dengan  adanya  jarak  antar  demihull  sehingga menimbulkan  interferensi  gelombang.  Sudah  banyak  dijumpai  hasil  riset  kapal  Catamaran  pada aspek tersebut, tetapi data dan informasi yang diperoleh dari eksperimen masih kurang memadai. Disamping  itu,  masih  ditemukan  ketidak-akurasian  khususnya  dalam  memprediksi  interferensi komponen  hambatan  pada  air  tenang  (calm-water  resistance)  akibat  dari  adanya  jarak  antar demihull  tersebut.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  memaparkan  komponen  hambatan  pada  kapal Catamaran dengan menggunakan slender body method.
Kata kunci : catamaran, Cilacap, slender body method

## PENDAHULUAN
Penelitian  tentang  hambatan  dan  propulsi  pada  lambung  kapal Catamaran atau twin  hull belakangan  ini  mengalami  peningkatan  seiring  pesatnya  pembangunan  kapal Catamaran untuk berbagai aplikasi antara lain fishing boat , ferry, dll. Salah satu hal yang membuat kapal Catamaran menjadi populer dan banyak diaplikasikan karena adanya area geladak (deck area) yang lebih luas dan tingkat stabilitasnya yang lebih nyaman dan aman. Disamping  itu kapal Catamaran dengan bentuk      badan  yang    langsing (slender) dapat    memperkecil    timbulnya    sibakan    air (wave wash) dibanding  kapal monohull (Jamaluddin et al ., 2012).
Salah  satu  aspek  yang  perlu  diperhatikan  pada  kapal Catamaran adalah  keakurasian  dalam mengestimasi    hambatan    pada    tahapan    awal    proses design ,  dimana    hambatan    kapal merupakan  aspek  yang  sangat  penting  diketahui  untuk  menghitung  daya  mesin  suatu  kapal.
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Hambatan  lambung  kapal Catamaran hingga kini masih  terus  dibahas  dan  dikaji lebih dalam di  berbagai  forum  ilmiah  karena    komponen    hambatannya    lebih    kompleks    dibanding    kapal monohull (satu    lambung),    yang  mana    disebabkan    rumitnya    efek    interferensi    viskos    dan gelombang    yang    terjadi    akibat    adanya    efek  interaksi    di    antara    kedua    lambung    kapal Catamaran (Insel  dan  Molland,  1990).  Interferensi    hambatan    yang    ditimbulkan    oleh  kedua lambung  kapal  tersebut  menjadi  fenomena  yang  kompleks  dan    fenomena  tersebut  hingga saat ini masih merupakan kajian yang menarik bagi para peneliti kapal multihull.
Penelitian ini ingin mengembangkan pengetahuan perihal karakteristik komponen hambatan  yang terjadi pada lambung catamaran terhadap jarak lambung secara melintang menggunakan slender body method.

## MATERI DAN METODE

## Slender Body Method
Slender  body  method diaplikasikan  untuk  perhitungan  hambatan  lambung  kapal monohull dan multihull ,  dengan  mengasumsikan  kapal  berbentuk  simetris  dan  pipih  dimana  rasio  antara panjang  dan  lebar  kapal  yang  besar  (L/V 1/3 ).  Pada  program hullspeed  Maxsurf ,  metode slender Body didasarkan  pada  penelitian  Tuck et  al .  (1999)  dan  Couser  (1996),  dengan  menggunakan dasar  pendekatan  Michell  (  Hullspeed  User  Manual,  2005)  untuk  menghitung  hambatan gelombang  dengan  bilangan  Froude  <10.  Michell  mengekspresikan  hambatan  gelombang  dari dinding tipis samping lambung kapal seperti persamaan (1) dan (2).
(1)
(2)
Dimana: V  adalah  kecepatan  kapal,  ρ  adalah  density  air,  υ  =  g/V 2 ,  g  adalah  gravitasi,  f(x,  z) setengah dari lebar kapal, x adalah koordinat memanjang (+ kedepan), z adalah koordinat vertikal (dari permukaan air, + keatas) dan λ adalah bidang basah kapal dibawah permukaan.
Metode  ini  menghitung  energy  pada  pola  gelombang  permukaan  bebas  yang  dihasilkan  oleh kapal  yang  menyebabkan  tahanan  gelombang  kapal  untuk  menghitung  hambatan. Hullspeed menghitung  dan  menambahkan  komponen  hambatan  viskos  dengan  menggunakan  perhitungan koefisien  gesek  dan  faktor  bentuk  yang  ditentukan  ITTC  ’57.  Sedangkan  Komponen  hambatan kapal Catamaran dinyatakan dengan persamaan 6-12 (Jamaluddin et al ., 2012)

## Komponen Koefisien Interaksi Hambatan pada kapal Catamaran
Hambatan  kapal Catamaran diasumsikan  sebagai  penjumlahan  dari  beberapa  komponen hambatan, agar memudahkan dalam pemecahan masalah hambatan kapal pembagian komponen hambatan, secara skematik, diperlihatkan pada Gambar 1. Kemudian  untuk  komponen  koefisien  interaksi  hambatan  pada demihull ( Catamaran )  adalah seperti dalam persamaan (3).
(C T ) CAT = (1+ ϕ k) σC F + τC W (3)
Dimana:
Φ = Faktor interferensi hambatan bentuk ( form) , yang diakibatkan oleh perubahan tekanan yang terjadi antara dua lambung
σ = Faktor interferensi hambatan gesek ( friction) , yang diakibatkan oleh terjadinya penambahan kecepatan aliran diantara dua lambung.
τ =  Faktor  interferensi  hambatan  gelombang  ( wave) ,  yang  diakibatkan  oleh  pertemuan  dua moda gelombang (dari haluan) diantara kedua lambung.
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Gambar 1. Diagram komponen hambatan kapal (Molland, 2008).
Diketahui  bahwa  faktor  interferensi Φ dan σ sangat  rumit  dan  kompleks  dalam pemecahannya, maka  Insel    dan    Molland  (1991)  memperkenalkan    faktor β untuk    mengkombinasikan    faktor interfensi Φ dan σ ke dalam interferensi hambatan viskos untuk tujuan praktis, menjadi:
(C T ) CAT = (1+ βk ) C F + τ C W (4)
Persamaan  (4)  tersebut  diaplikasikan  secara  luas  untuk  perhitungan  hambatan  lambung Catamaran hingga saat ini.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan komponen hambatan lambung Catamaran dengan menggunakan metode form factor (1+βk) yang diperkenalkan oleh Molland ( Hullspeed User Manual, 2005)
(1+βk) = 3.03(L/V 1/3 ) -0.04
(5)
Persamaan  5  dikenal  dengan “Molland  Algorithm” ,  dimana  mengekspresikan  interaksi  dan interferensi viskos pada lambung Catamaran dan digunakan secara luas dalam commercial naval engineering softwere untuk menghitung viscous form factor pada lambumg Catamaran .
Berdasarkan  perbedaan  antara  hasil ‘slender  body  method’ yang  menggunakan Molland alogarithm dan  hasil  eksperimen  model  fisik  di Towing  Tank ,  maka  perlu  memodifikasi ‘Molland Algorithm’.
(1+  k) = 3.03(L/V 1/3)-0.40 +0.016(S/L) -0.65 (6)
Persamaan 6 di atas merupakan persamaan yang diberikan oleh Jamaludin et al. (2012), dengan mengaplikasikan persamaan 6 (proposed equation) tersebut, nilai viscous form factor mendekati hasil eksperimen dengan error yang sangat kecil yakni < 0.06 %.
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Jamaludin et  al. (2012)  mengajukan  hasil  kajian  numerik  dan  eksperimen,  faktor  interferensi hambatan (τ) dapat diketahui bentuk persamaannya ( melalui analisa regresi), dimana Interferensi komponen hambatan gelombang bergantung pada Froude number :
 = 0.068 (S/L) -1.38 (pada Fr = 0.19) (7)  = 0.359 (S/L) -0.87 (pada Fr = 0.28)
(8)  = 0.574 (S/L) -0.33 (pada Fr = 0.37)
(9)  = 0.790 (S/L) -0.14 (pada Fr = 0.47)
(10)  = 0.504 (S/L) -0.31 (pada Fr = 0.56)
(11)  = 0.501 (S/L) -0.18 (pada Fr = 0.65) (12)
Perhitungan Komponen Hambatan pada Demihull ( monohull )
Gambar  2  memperlihatkan  hasil  perhitungan  komponen  koefisien  hambatan  dengan menggunakan metode slenderbody dengan software hullspeed maxsurf, dimana nilai form factor (1+k) = 1,349 .
Gambar  2 memperlihatkan komponen  koefisien  hambatan  (Cw,  Cf,  Ct)  nilai  tersebut didapatkan dari software  hullspeed-maxsurf dengan  dasar  pendekatan  michell  sesuai  persamaan  1  dan  2. Koefisien  hambatan  gesek  (Cf)  adalah  konstan  terhadap  kecepatan.  Sedangkan  koefisien hambatan  gelombang  (Cw)  semakin  besar  dengan  bertambahnya  kecepatan,  dan  untuk komponen koefisien hambatan total (Ct) semakin besar.

## Perhitungan komponen hambatan pada Lambung Catamaran
Perhitungan komponen hambatan lambung Catamaran dengan menggunakan metode form factor (1+βk) atau persamaan 6 yang diperkenalkan oleh Molland  (Hullspeed User Manual, 2005) dan dikembangkan dan dimodifikasi oleh Jamaludin et al. (2012).
Gambar 2. Komponen koefisien hambatan lambung (demihull) . Cf adalah Koefisien hambatan gesek, Cw adalah koefisien hambatan gelombang dan Ct adalah koefisien hambatan total.
Volume 9, No. 1, April 2016
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)

## Gambar 3. Desain 3D kapal catamaran
Nilai form factor untuk karakteristik geometri demihull yang diamati adalah (1+  k) = 1,61. Bentuk geometri lambung Catamaran yang simetris disajikan pada tabel 1.
Tabel 1. Ukuran geometri lambung
Catamaran Hull Form Symetrical Monohull Cb 0,52 L/V 1/3 7,53 L/B 8,09 B/T 2,2 S/L 0,2

## Komponen hambatan pada Lambung Catamaran
Dalam  perhitungan  ‘ slender  body  method ’  pada  program  “ hullspeed-Maxsurf ’”,  efek  interferensi akibat  adanya  jarak  antara  dua  lambung  ( Catamaran )  terhadap  hambatan  gesek (friction) dapat diekspresikan  dengan  modifikasi  pada form  factor .  Nilai form  factor untuk  bentuk  geometri lambung Catamaran diamati diperoleh: Demihull (1+k) = 1,349 Catamaran (1+  k) = 1,61 Nlai form  factor diasumsikan  konstan  terhadap froude  number (Fn),  sedangkan  nilai  faktor interferensi  gelombang  (τ)  bervariasi  sesuai  dengan froude  number (Fn).  Gambar  3 memperlihatkan  nilai  faktor  interferensi  hambatan  gelombang  (τ)  sesuai  dengan froude  number (Fn).
Gambar 4. Faktor interferensi gelombang ( τ )
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)
Gambar  5  memperlihatkan  komponen  koefisien  hambatan  total  (Ct)  pada  lambung  kapal Catamaran dengan rasio S/L 0,2.
Gambar 5. Koefisien hambatan total
Hasil  dari  komponen  hambatan  koefisien  hambatan  total  pada  kapal Catamaran lebih  besar hampir  dua  kali  lipatnya  dari  hambatan  lambung  kapal monohull  (demihull) .  Koefisien  hambatan total (Ct) didapatkan dengan persamaan 4 kemudian dikalikan dua untuk mendapatkan Ct kapal Catamaran .  Kemudian  hambatan  total  diperlihatkan  pada  Gambar  6  yang  didapatkan  dengan persamaan 13.
Rt = ½ .v 2. ρ.WSA.CT
(13)
Dimana:
Rt = Hambatan Total (KN) Ρ = Massa Jenis Air Laut (1025 kg/m 3 )
V
= Kecepatan Kapal (m/s) WSA = Luas permukaan kapal Catamaran yang tercelup air (m 2 )
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)

## Gambar 6. Hambatan total (RT)
Pada  gambar  6  memperlihatkan  grafik  dari  nilai  hambatan  total  kapal Catamaran dengan pengaruh  interferensi  gelombang,  dapat  dilihat  dari  grafik  tersebut  bahwa  hambatan  total  (Rt) semakin besar dengan bertambahnya kecepatan.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Dari  hasil  perhitungan  menggunakan ‘ slender  body  method ’  untuk  mengkaji  komponen interferensi  hambatan  padalambung Catamaran ,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  koefisien hambatan  gesek  (Cf)  selalu  konstan  terhadap  kecepatan  sedangkan  koefisien  hambatan gelombang (Cw) semakin besar dengan bertambahnya kecepatan. Sehingga koefisien hambatan total  pada  kapal Catamaran lebih  besar  hampir  dua  kali  lipatnya  dari  koefisien  hambatan  total lambung  kapal monohull  (demihull) ,  hal  ini  dikarenakan  adanya  hambatan  gesek  pada  dua lambung ( catamaran ) ditambahkan efek dari interferensi gelombang.

## DAFTAR PUSTAKA
Jamaluddin,  A., Utama, I., Widodo, B., & Molland,  A. (2012). Experimental and numerical study of  the  resistance  component  interactions  of  catamarans. Proceedings  of  the  Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment , 227 (1), 51 –60. http://doi.org/10.1177/1475090212451694
Insel,  M.    (1990). An  investigation  into  the  resistance  components  of  high  speed  displacement catamarans .  PhD  Thesis,  Faculty  of  Engineering  and  Applied  Science,  University of  Southampton, U.K.
Tuck,  E.  O.,  Luzauskas,  L.,  &  Scullen,  D.  C.  (1999). Sea  wave  pattern  evaluation.  Part  1, report primary  code  and  test  results  (surface  vessels) .  Applied  Mathematics  Department,  The University  of  Adelaide.    30  April  1999  also  available  from:  http://www.c yberiad.net/library/pdf/tls99.pdf (January 2005)
Couser, P. (1996). An investigation into the performance of high-speed catamarans in calm water and waves . PhD thesis, Department of Ship Science, University of Southampton Hullspeed  User  Manual  (2005).  Hullspeed-Maxsurf,  Formation  Design  Systems  Pty  Ltd  1984 – 2006 Molland,  A.  F.    (2008).  A guide  to  ship  design,  construction  and  operation .    The  Maritime Engineering Reference Book, Butterworth- Heinemann, Elsevier.
Insel, M., & Molland, A. F. (1991). An investigation into the resistance components of high speed displacement catamaran . Royal Institution of Naval Architects, Spring Meeting, paper No. 11.