Perancangan dan pengujian prototipe kapal ambulance Covid-19 tipe monohull elektrik untuk Kompetisi Kapal Cepat Tak Berawak Nasional
Asral 1 , Seprian Adis 2
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Riau Jl. HR Soebrantas Kampus Bina Widya Km 12,5 Simpang Baru, Pekanbaru, Riau 28293 Email korespondensi: asral@lecturer.unri.ac.id

## Abstrak
Penyebaran  pandemi  Corona  Virus  19  masih  menjadi  ancaman  serius.  Pencegahan  penyebaran  dan penanganan pasien di rumah sakit bagi individu yang memunculkan gejala merupakan kunci utama mengatasi penyakit ini. Kurangnya transportasi air pada wilayah kepulauan terpencil di Indonesia, menyebabkan lambatnya penanganan  pada  pasien  Covid-19.  Oleh  karena  itu,  dibutuhkan  sebuah  kapal  ambulance  yang  mempunyai performa yang baik agar dapat mengangkut pasien menuju rumah sakit. Kajian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk  merancang  prototipe  kapal  ambulance  sebagai  solusi  dari  permasalahan  tersebut.  Dari  perancangan prototipe ini, diharapkan dapat dibuat dalam ukuran kapal yang sebenarnya. Jenis lambung yang digunakan yaitu monohull.  Kajian ini dimulai dengan  perhitungan ukuran  utama, membuat rencana garis dan rencana umum, selanjutnya  melakukan analisis hidrostatik, hambatan, stabilitas dan  seakeeping  kapal. Dengan menggunakan metode perbandingan optimasi dari kapal pembanding, didapatkan ukuran utama prototipe kapal yaitu LOA= 0,9 m, H= 0,25 m, B= 0,3 m, dan T= 0,07 m. Hasil perhitungan hidrostatik prototipe kapal memiliki displacement sebesar  5,139  kg  dengan  CB=  0,334.  Nilai  hambatan  total  prototipe  kapal  sebesar  31,42  N  dan  daya  motor sebesar 428,77 W. Hasil stabilitas menunjukkan nilai GZ terbesar yaitu 11,26 cm pada sudut swing 70°. Untuk seakeeping prototipe kapal didapatkan nilai RAO yang paling tinggi pada sudut gelombang beam sea arah sisi prototipe kapal.
Kata kunci : pandemi covid-19, kapal ambulance monohull elektrik.

## Abstract
The spread of the Corona Virus 19 pandemic is still a serious threat. Prevention of the spread and treatment of patients in hospitals for individuals who show symptoms is the main key to overcoming this disease. The lack of air transportation in remote archipelagic areas in Indonesia causes the handling of COVID-19 patients to be slow. Therefore, an ambulance ship that has good performance  is needed to be able to transport  passengers  to the hospital. This research was carried out with the aim of designing a prototype ambulance ship as a solution to these problems. From the design of this prototype, it is hoped that it can be made in the actual size of the ship. The type of hull used is monohull. The research begins with calculating the main size, making line plans and general plans. Next, analyzing the hydrostatic, resistance, stability and seakeeping of the ship. By using the optimization comparison from the ship comparator, the main ship prototype size is obtained, namely LOA = 0.9 m, H = 0.25 m, B = 0.3 m, and T = 0.07 m. The results of the hydrostatic calculation of the prototype ship have a displacement of 5,139 kg with CB = 0.334. The total resistance value of the prototype ship is 31.42 N and the motor power is 428.77 W. To show the largest GZ value, which is 11.26 cm at a swing angle of 70°. For the prototype of the seakeeping vessel, the highest RAO value is obtained at the angle of the beam wave towards the sea towards the side of the prototype ship.
Keywords: pandemic covid-19, monohull electric ambulance ship.

## 1. Pendahuluan
Indonesia merupakan negara maritim yang terbesar di dunia  dengan  80%  dari  wilayahnya  yang  berupa lautan.  Luas  wilayah  Indonesia  mencapai  7,81  juta km²,  di mana 2,01 juta  km² adalah wilayah  daratan, maka dengan  demikian  luas  laut  teritorial  Indonesia mencapai  3,25 juta km² dan luas laut perairan Zona Ekonomi Eksklusif (ZEE) mencapai 2,55 juta km² [1].
Banyak  wilayah  kepulauan  terpencil  yang  belum mendapatkan fasilitas penunjang kesehatan. Fasilitas kesehatan  seperti  rumah  sakit  ataupun  puskesmas masihlah sangat jauh dari jangkauan tim medis untuk
bisa memberikan pelayanan. Sehingga pada kondisi- kondisi  tertentu  terutama  kondisi  darurat,  di  mana pasien membutuhkan perawatan intensif harus dibawa ke  tempat  yang  memiliki  fasilitas  kesehatan  yang lebih  memadai.  Untuk  daerah  kepulauan  yang dikelilingi oleh lautan dibutuhkan fasilitas penunjang kesehatan  yang  bisa  mengantar  pasien  menyebrangi laut agar mendapatkan fasilitas serta penanganan yang lebih baik [2].
Penyebaran  pandemi  Covid-19  masih  menjadi ancaman  serius,  tidak  mengenal  status  sosial,  usia, jenis  kelamin,  suku  dan  agama.  Dalam  menghadapi pandemi  ini,  kerja  sama  antar  elemen  bangsa  dan
bahu-membahu antar status sosial sangat diperlukan. Kementerian  Pendidikan,  Kebudayaan,  Riset  dan Teknologi  Indonesia  mengadakan  Kontes  Kapal Cepat Tak Berawak Nasional (KKCTBN) dalam hal pengembangan  inovasi  teknologi  kemaritiman  guna ikut  andil  dalam  ide  untuk  membantu  mengatasi pandemi Covid-19 yang sekarang ini sedang melanda dunia,  terutama  untuk  masyarakat  pada  wilayah kepulauan  terpencil  yang  jauh  dari  pusat  kota, sehingga  menyebabkan  lambatnya  penanganan dikarenakan kurangnya sarana transportasi yang baik untuk menyeberangi laut [3].
Alat  transportasi  yang  berkaitan  erat  dengan  laut diantaranya adalah kapal laut. Kapal laut merupakan sarana transportasi yang penting dan terjangkau dalam aktivitas hubungan antara masyarakat dari pulau satu dengan pulau yang lainnya [4].
Secara  prinsip,  kapal  dibangun  dengan  tujuan mengangkut manusia dan barang untuk mengerjakan suatu operasi  di tengah laut. Agar memenuhi tujuan tersebut,  suatu  kapal  harus  memenuhi  beberapa karakteristik  dasar  yaitu  mengapung  dalam  posisi tegak lurus, bergerak dengan kecepatan sesuai dengan rancangan  awal,  cukup  kuat  untuk  menahan  beban yang  dialami  akibat  cuaca  yang  buruk,  dan  mampu berjalan pada suatu lintasan lurus serta manuver [5].
Berdasarkan kebutuhan akan fasilitas kesehatan untuk masyarakat  kepulauan,  terutama  wilayah  terpencil yang  jauh  dari  pusat  kota,  maka  Tim  Selais  Teknik Mesin, Universitas Riau merancang bangun prototipe kapal ambulance Covid-19 tipe monohull elektrik yang  diikutsertakan  pada  Kontes  Kapal  Cepat  Tak Berawak  Nasional  (KKCTBN)  pada  kategori pembuatan dan performa prototipe kapal ambulance Electric  Remote  Control (ERC).  Dari  pembuatan prototipe tersebut  diharapkan  dapat  direalisasikan dalam ukuran sebenarnya, sehingga dapat membantu dengan  cepat  menangani  masyarakat  daerah kepulauan  terpencil  yang  jauh  dari  pusat  kota  yang terdampak  Covid-19 . Prototipe kapal  yang  akan dirancang  menggunakan software Maxsurf  untuk mendapatkan resistance ,  stabilitas,  dan seakeeping dengan tipe lambung monohull agar dapat digunakan dalam  kecepatan  tinggi,  namun  tetap  memiliki stabilitas yang baik walaupun pada kondisi air yang bergelombang. Prototipe kapal ambulance Covid-19 dirancang dengan displacement minimum 5 kg sesuai dengan ketentuan lomba, sehingga dari displacement tersebut  dapat  diuji  performa  kecepatan  prototipe kapal pada lintasan lurus dan manuver . Dari kajian ini, diharapkan akan mendapatkan sebuah kapal cepat tak berawak yang memiliki dimensi/ukuran yang sesuai, bentuk  kapal  dan  stabilitas  yang  optimal  agar  dapat menunjang  performa  ketika  beroperasi  pada Kompetisi  Kapal  Cepat  Tak  Berawak  Nasional (KKCTBN).

## 2. Metode
Penentuan ukuran utama kapal menggunakan metode perbandingan  ( comparation  method )  yaitu  dengan membandingkan  ukuran utama kapal yang memiliki tipe  yang  sama  dengan  kapal  yang  akan  dirancang dengan  menggunakan  perbandingan  ukuran  utama kapal  pembanding  yang  kemudian  dioptimasikan menggunakan  pengaruh  dari  rasio  perbandingan ukuran  utama  yang  telah  ditentukan.  Dalam  hal  ini, kapal pembanding yang digunakan yaitu jenis kapal ambulance dengan  tipe  lambung monohull. Data kapal  pembanding  yang  digunakan  sudah  sesuai dengan  ketentuan  rasio perbandingan, namun  dalam kajian ini perlu dioptimasikan ukuran utamanya untuk kebutuhan layout ruangan  akomodasi  pada  kapal, namun  tetap  berpedoman  kepada  aturan  rasio perbandingan  ukuran  utama  yang  telah  ditentukan. Pada  kajian  ini  kapal  dirancang  dalam  bentuk prototipe, sehingga  ukuran  asli  diperkecil  hingga skala 1:10. Data ukuran utama kapal pembanding dan ukuran utama prototipe kapal dapat dilihat pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Data ukuran utama.
Tipe/nama Data kapal pembanding Data prototipe kapal LOA 9 m 0,9 m Lebar (B) 2,8 m 0,3 m Tinggi (H) 2,3 m 0,25 m Sarat air (T) 0,6 m 0,07 m Kajian ini dilakukan untuk mendapatkan displacement prototipe kapal  minimum  5  kg  sesuai dengan  ketentuan  kompetisi  yang  diikutsertakan. Parameter yang diperlukan adalah ukuran utama kapal meliputi panjang keseluruhan (LOA), lebar ( Breadth ), tinggi ( height), dan sarat air (T).
Kajian ini dilakukan di Laboratorium CAD/CAM/CNC,  Jurusan  Teknik  Mesin,  Fakultas Teknik,  Universitas  Riau.  Pengolahan  dan  analisis data  dilakukan  dengan  menggunakan  program komputer software Maxsurf. Pengolahan data dimulai dengan  menghitung  hidrostatik  kapal,  menghitung tahanan kapal, menghitung stabilitas kapal, dan olah gerak  kapal.  Alat  yang  digunakan  untuk  kajian  ini adalah  seperangkat  komputer  yang  sudah  memiliki software Maxsurf dan  AutoCAD . Bahan  yang digunakan  adalah  data-data  untuk  perhitungan prototipe kapal.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pembuatan Line  Plan untuk  menunjukkan  gambar pandangan  atau  gambar  proyeksi  badan  kapal  yang dipotong  secara  melintang  ( body  plan ),  secara memanjang  ( sheer  plan ),  dan  vertikal  memanjang ( half breadth plan ) [6]. Line plan atau rencana garis merupakan bentuk lambung kapal, ditunjukkan pada Gambar  1.  Rencana  garis  menentukan  bentuk
lambung  kapal  yang  akan  dirancang.  Terutama karakteristik kapal di bawah air. Line plan diperoleh dengan export model  final  dari  Maxsurf  modeler advanced 64 bit ke software AutoCAD.
Gambar 1. Line plan prototipe kapal.
Rencana  Umum  atau General  Arrangement didefinisikan  sebagai  perencanaan  ruangan  yang dibutuhkan  sesuai  dengan  fungsi  dan  perlengkapan kapal  [6].  Pembuatan General  Arrangement dilakukan  dengan  bantuan software AutoCAD. General  arrangement atau  rencana  umum  adalah gambaran umum dari keseluruhan penataan ruangan dan perlengkapan di kapal. Penataan ruangan ini bisa dikelompokkan  menjadi  ruangan  di  bawah  geladak kapal  dan  ruangan  di  atas  geladak.  Adapun  gambar rencana umum prototipe kapal pada kajian ini dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2. Genereal arrangement prototipe kapal.
Hambatan  adalah  aspek  yang  sangat  berpengaruh terhadap  perencanaan  kapal  dan  biasanya  juga menjadi sebuah pertimbangan dalam pemilihan daya
mesin  utama  kapal  [7].  Perhitungan  hambatan  pada kajian ini menggunakan software Maxsurf resistance . Metode  yang  dipilih  pada  perancangan  prototipe kapal  ini  yaitu  metode  perhitungan  hambatan van oortmessen .  Metode Van  Oortmersen dipakai  untuk kapal  dengan  ukuran  yang  kecil  dan  kapal  berlayar pada  perairan  darat.  Dengan  jenis  lambung  yang dipilih  yaitu monohull dan  kecepatan  yang  diambil sebesar  10  knot,  maka  dari  hasil running  software Maxsurf resistance ,  didapatkan  grafik perbandingan kecepatan  dengan  tahanan  dan  grafik  perbandingan kecepatan dengan daya seperti terlihat pada Gambar 3 dan Gambar 4 berikut.
Gambar 3. Grafik perbandingan resistance vs speed prototipe kapal.
Gambar 4. Grafik perbandingan power vs speed prototipe kapal.
Berdasarkan analisis di atas, pada kecepatan prototipe kapal  10  knot  didapatkan  besarnya  hambatan  total prototipe kapal sebesar 31,42 N. dengan daya efektif yang didapatkan dari hasil running software sebesar 235,06  W,  maka  dari  hasil  perhitungan  didapatkan daya  motor penggerak sebesar 428,77 W yang akan digunakan  sebagai  acuan  dalam  menentukan  tenaga penggerak prototipe kapal ini.
Hasil  perhitungan  hidrostatik  prototipe kapal ambulance  monohull ini  didapatkan  setelah melakukan  proses  desain  menggunakan software Maxsurf modeler. dari hasil analisis, didapatkan hasil displacement = 5,139 kg, Cb = 0,334, Cm = 0,510, Cp = 0,759, Cwp = 0,722.
0 5 10 15 20 25 30 35 0 2 4 6 8 10 12 T ah an an ( N ) Kecepatan (knot) 0 50 100 150 200 250 0 2 4 6 8 10 12 D ay a (W ) Kecepatan (knot)
Stabilitas  adalah  kemampuan  sebuah  kapal  untuk kembali  ke  kedudukan  semula  setelah  dikenai  oleh gaya-gaya  dari  luar  [8].  Perhitungan  stabilitas prototipe kapal  dilakukan  dengan  menggunakan software Maxsurf stability. Output dari  analisis stabilitas  prototipe kapal  menggunakan software Maxsurf stability yaitu  berupa  tinggi  sudut swing maksimal yang terjadi pada prototipe kapal yang akan ditampilkan  dalam  bentuk  kurva  GZ.  Analisis stabilitas  pada software Maxsurf stability dilakukan mulai heeling 0-360°. Dengan selang stabilitas ( range stability ),  yaitu  selang  di  mana  nilai  GZ  bernilai positif ketika berada pada selang heeling 0-90°, yang mana kapal akan kembali pada posisi semula ketika momen yang membuat kapal miring tersebut hilang. Grafik stabilitas dapat dilihat pada Gambar 5 berikut.
Gambar 5. Grafik stabilitas.
Pada  grafik  di  atas,  dapat  dianalisis  bahwa  nilai momen penegak  maksimum yaitu  sebesar  11,26  cm pada  sudut  70 o .  Kondisi  lengan  penegak  atau  GZ memiliki  nilai  positif.  Jika  lengan  penegak  GZ bernilai  positif,  maka  prototipe kapal  akan  mampu mengembalikan posisi ke semula setelah mendapatkan gaya-gaya dari luar yang menyebabkan prototipe kapal swing .
Olah  gerak  kapal  ( seakeeping )  adalah  kemampuan suatu  kapal  untuk  tetap  bertahan  di  perairan  dalam kondisi apapun. Oleh karena itu, kemampuan ini jelas merupakan  aspek  penting  dalam  hal  perancangan kapal  ( ship  design ).  Dasar  perhitungan seakeeping adalah  kapal  yang  berlayar  di  suatu  perairan  akan mengalami gerakan sesuai dengan kondisi gelombang pada saat itu [9].
Analisis olah gerak kapal ini menggunakan software Maxsurf motion dengan  gelombang  JONSWAP. Spesifikasi tinggi gelombang dari 0,1 m hingga 0,5 m untuk  gelombang  yang  kecil.  Berikut  grafik  RAO pada  arah  gelombang beam  sea dan head  sea yang dapat dilihat pada Gambar 6 dan Gambar 7.
Gambar 6. Grafik RAO pada arah gelombang beam sea.
Gambar 7 . Grafik RAO pada arah gelombang head sea.
Dari Gambar 6, grafik RAO pada arah gelombang 90° ( beam  sea ),  nilai  terbesar  yaitu  pada  gerakan roll dengan  nilai  6,614  pada enqounter  frequency 1,247 rad/s.  sedangkan  untuk  gerakan pitching pada  arah gelombang 90° ( beam sea ) nilai terbesar yaitu 0,296 dengan enqounter frequency 0,127 rad/s. Sedangkan untuk arah gelombang 180° ( head sea ) pada Gambar 7, pada gerakan roll tidak terjadi gerakan dengan nilai 0. Sedangkan untuk gerakan pitch nilai terbesar terjadi pada  nilai  RAO  5,473  dengan enqounter  frequency
2,387 rad/s. Pada grafik di atas, terlihat bahwa  nilai RAO yang paling tinggi terdapat pada gerakan kapal pada  sudut  gelombang beam  sea arah  sisi  prototipe kapal.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  perancangan  dan  pengujian  yang telah  dilakukan,  maka  dalam  kajian  ini  dapat disimpulkan  bahwa  dengan  menggunakan  metode perancangan  perbandingan  optimasi  dari  kapal pembanding,  didapatkan  ukuran  utama  kapal  yaitu Loa = 0,9 m, B = 0,3 m, H = 0,25 m, dan T = 0,07 m. Kecepatan  maksimal  prototipe kapal  pada  lintasan lurus  yaitu  9,2  knot,  sedangkan  pada  gerakan melingkar atau manuver yaitu 0,4 knot. Hasil analisis stabilitas  menunjukkan  bahwa  kapal  memiliki  nilai GZ maksimum terjadi pada kondisi tinggi 11,26 cm dengan  sudut swing 70°.  Hasil  analisis  olah  gerak
0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 G Z ( cm ) Heel to starboard (deg) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 R A O Encounter Frequency (rad/s) Roll RAO PITCH RAO 0 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 8 10 12 R A O Enqounter Frequency (rad/s) Roll RAO PITCH RAO
kapal  menunjukan  nilai  RAO  yang  paling  tinggi terdapat  pada  gerakan  kapal  pada  sudut  gelombang beam sea arah sisi prototipe kapal.

## Daftar Pustaka
[1] Basri,  K.  A.  H.,  &  Aryawan,  W.  D.  (2019). Desain Konsep Kapal Perang Serbu Catamaran Tank  Boat  Dengan  Sistem  Penggerak  Utama Turbojet  Sebagai  Kekuatan  Pengamanan Wilayah Maritim Indonesia. Jurnal Teknik ITS , 7 (2).
[2] Kalbuadi,  F.,  &  Kurniawati,  H.  A.  (2020). Desain  Amphibious  High  Speed  Ambulance Craft  (HSAC)  sebagai  Penunjang  Fasilitas Kesehatan  di  Kepulauan  Raja  Ampat. Jurnal Teknik ITS , 9 (2).
[3] Sataloff,  R.  T.,  Johns,  M.  M.,  &  Kost,  K.  M. (2020). Buku Panduan Kontes Kapal Cepat Tak Berawak Nasional .
[4] Budianto,  B.  (2017).  Penentuan  Ukuran  Utama dan  Rencana  Garis  Fast  Ferry  150  Pax  Untuk Penyeberangan  Rute  Gresik  -  Bawean. Kapal: Jurnal  Ilmu  Pengetahuan  Dan  Teknologi Kelautan , 14 (1), 1–6.
[5] Zarma,  N.,  Zakki,  A.  F.,  &  Rindo,  G.  (2015). Studi  Karakteristik  Seakeeping  Kapal  Ikan Tradisional  Dan  Modern.  Jurnal  Teknik Perkapalan, 3(1).
[6] Kalbuadi,  F.,  &  Kurniawati,  H.  A.  (2020). Desain  Amphibious  High  Speed  Ambulance Craft  (HSAC)  sebagai  Penunjang  Fasilitas Kesehatan  di  Kepulauan  Raja  Ampat.  Jurnal Teknik ITS, 9(2).
[7] Rachman,  R.,  &  Pranatal,  E.  (2020).  Analisis perbandingan metode simulasi software maxsurf dengan  metode  matematis  untuk  perhitungan hambatan  dan  daya  mesin  utama  kapal  tanker 6500 dwt. 2, 193–201.
[8] Saputra,  L.  I.,  Budiarto,  U., &  Jokosisworo,  S. (2017).  Jurnal  teknik  perkapalan.  Teknik Perkapalan, 5(2), 421–430.
[9] Putra,  D.  P.,  Chrismianto,  D.,  &  Iqbal,  M. (2016). Analisa Seakeeping Dan Prediksi Motion Sickness Incidence ( Msi ) Pada Kapal Perintis 500  Dwt  Dalam  Tahap  Desain  Awal  (  Initial
Design  ). Jurnal Teknik Perkapalan, 4(3), 562– 575.