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

## Computational model tahanan kapal untuk menentukan kebutuhan daya kapal bulk carrier 8664 DWT
Computational model of ship resistance for estimate engine power of bulk carrier ship 8664 DWT
Erik Sugianto*, Arif Winarno
Universitas Hang Tuah Surabaya *Corresponding author email: erik.sugianto@hangtuah.ac.id
Submitted: 06 Desember 2017 / Revised: 22 Desember 2017 / Accepted: 22 Desember 2017
http://dx.doi.org/10.21107/jk.v10i2.3411

## ABSTRAK
Faktor utama dalam menentukan daya mesin kapal adalah tahanan kapal. Umumnya, tahanan kapal dihitung  menggunakan  percobaan  model  pada  towing  tank.  Namun  biaya  yang  diperlukan  sangat besar.  Penelitian  ini  bertujuan  menentukan  tahanan  total  kapal  dan  memperkiraan  kebutuhan  daya mesin kapal bulk carrier 8664 DWT. Kapal dimodelkan menggunakan software perkapalan, kemudian perhitungan  tahanan  kapal  dan  kebutuhan  daya  kapal  dilakukan.  Selain  itu  dilakukan  validasi  hasil dengan  perhitungan  matematis  Holtrop  dan  analisa  perbandingan  hasil  dengan  penelitian sebelumnya. Hasil analisa untuk kecepatan dinas maksimal 14 knots menunjukan tahanan total kapal adalah  286.  75  kN  dan  kebutuhan  dayanya  adalah  2950.31  kW.  Sedangkan  dengan  perhitungan matematis  Holtrop  dihasilkan  tahanan  total  256.59  kN,  ini  terdapat  selisih  10.52%  dengan  hasil permodelan komputer.
Kata kunci: tahanan, model, daya, kapal

## ABSTRACT
The  main  factor  in  determining  the  ship's  engine  power  is  the  ship's  resistance.  Generally,  ship resistance is calculated using model experiments on towing tanks. But the cost is high, this research aims to determine the total ship resistance and estimate the power requirement of bulk carrier 8664 DWT.  The  bulk  carrier  is  modeled  using  shipbuilding  software,  then  the  calculation  of  the  ship resistance and the ship's power requirement. In addition to the validation of results with mathematical calculations Holtrop and comparative analysis of results with prior research. The analysis result for a maximum speed of 14 knots shows the total ship resistance is 286. 75 kN and its power requirement is  2950.31  kW.  While  with  mathematical  calculations  Holtrop  generated  a  total  resistance  of  256.59 kN, there is a difference of 10.52% with the results of computer modeling.
Keywords: resistance, model, power, ship

## PENDAHULUAN
Biaya  operasional  kapal  (BOP)  merupakan biaya yang dikeluarkan untuk mengoperasikan kapal  dalam  sebuah  pelayaran.  Terdapat biaya  langsung  yang  terdiri  dari  biaya  tetap dan  tidak  tepat  serta  biaya  langsung.  Dari semua  komponen  BOP,  biaya  bahan  bakar minyak  (BBM)  menjadi  biaya  terbesar  atau sekitar 33% dari total BOP (1).
Besar kecilnya konsumsi BBM kapal dipengaruhi  oleh  spesifikasi  mesin  utama, daya  kapal,  jarak  pelayaran  dan  kecepatan kapal ketika beroperasi (2). Sehingga penentuan  mesin  utama  dan  daya  kapal  yang tepat  akan  menjadi  penting  dalam  konsumsi BBM.
Spesifikasi  mesin  kapal  dan  besarnya  daya diperoleh  dari  perhitungan  tahanan  kapal  dan berbagai  faktor  pada  sistem  propulsi  kapal. Saat  ini,  tahanan  kapal  dapat  hitung  dengan
menggunakan metode percobaan pada towing tank ,  namun  biaya  yang  diperlukan  untuk melakukan  pengujian  sangat  mahal.    Metode numerik dengan menggunakan software perkapalan  dapat  menjadi  salah  satu  solusi dalam  menghitung  tahanan  kapal  terutama kapal  yang  mempunyai  koefisien  block  besar dan kecepatan rendah seperti kapal pengangkut curah kering atau bulk carrier .

## MATERI DAN METODE

## Lokasi dan Waktu Penelitian
Peneltian  dilakukan  di  Laboratorium  Fluida Fakultas Teknik dan Ilmu Kelauatan
Universitas  Hang  Tuah  S]urabaya.  Penelitian dilakukan  antara  bulan  Februari  sampai Agustus 2017.

## Kapal Bulk Carrier 8664 DWT
Pada  penelitian  ini,  kapal  yang  digunakan model adalah Kapal Bulk Carrier 8664.  Kapal Bulk  Carriar  adalah  kapal  niaga  yang dipergunakan  untuk  mengangkut  muatan curah  kering  seperti  beras,  gandum,  jagung, nikel, batu bara dan bijih-bijihan lainnya. Kapal bulk carrier 8664 DWT mempunya ukuran dan data utama sebagai berikut: LWL atau panjang garis air = 128.71  m LPP atau Panjang dari After Perpendicular ke Forward Perpendicular = 123.76  m B atau lebar kapal = 17.04  m H atau tinggi kapal = 9.73 m T atau sarat kapal = 7.12 m Vsea atau kecepatan dinas kapal = 14 knots Cb atau koefisien block = 0.736 Cp atau koefisien prismatic = 0.745 Cm atau koefisien midship = 0.9886 Cw atau koefisien waterplan = 0.840 Dispacement = 11331.52 ton WSA   atau luas permukaan basah = 3194.36 m2 Masa jenis air laut = 1.025  ton/m3 Volume displacement = 11055.14 m3 LCB atau longitudinal center of bouyency = 1.655  m g atau percepatan gravitasi bumi =           9.81 m/s²

## Software Perkapalan
Permodelan  yang  dilakukan  pada  software perkapalan  adalah    bentuk  badan  kapal  yang tercelup  dalam  fluida  atau  air  laut.  Software perkapalan  yang  digunakan  adalah  Software Maxsurf versi academic.

## Metode Tahanan Kapal Matematis Holtrop
Tahanan  kapal  pada  suatu  kecepatan  adalah gaya  fluida  yang  bekerja  sehingga  melawan gerakan  kapal  tersebut  (4).  Tahanan  total kapal dapat dibagi menjadi tiga yakni tahanan viskositas  (Rv),  tahanan  gelombang  (Rw)  dan tahanan  udara  (Ra).  Karena  nilai  tahanan udara  sangat  kecil  yakni  sekitar  4%  dari tahanan total, maka perannya sering diabaikan (5).  Formula  tahanan  total  kapal  (RT)  dapat ditulis seperti persamaan 1.
RT = Rv + Rw + Ra [ N ] Persamaan 1
Komponen  tahanan  gesek  dapat  ditunjukan seperti  persamaan  2.  Cf  merupakan  koefisien tahanan  gesek  kapal  dan  K  merupakan konstanta. Tahanan gesek merupakan komponen  tahanan  yang  terkait  dengan  gaya akibat  gesekan  antara  molekul  fluida  (5). Tahanan ini dipengaruhi oleh kecepatan kapal, viskositas fluida dimana kapal berada dan luas permukaan  kapal  yang  tercelup  air.  Secara umum  formula  tahanan  gesek  kapal  dapat ditulis seperti persamaan 6 (6).
Rf= ½ Cf (1+k)*  *Cf*S*V 2 [ N ] Persamaan 2
Dimana  Rf  merupakan  tahanan  gesek  ,  ρ merupakan  massa  jenis  fluida  (kg/m3),  Cf merupakan  koefisien  gesek,  S  merupakan permukaan  basah  (m 2 ),  dan  V  adalah kecepatan kapal (m/s).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Permodelan
Perbedaan  utama  bulk  carrier  dengan  kapal lain  adalah  pada  bagaimana  cara  memuat
barang yakni barang secara langsung dicurahkan  ke  dalam  tangka  muatan.  Selain itu,  kapal ini  juga  memiliki  keistimewaan  pada konstruksinya yakni terdapat top side tank dan hopper  side  tank yakni  tangki  berbentuk
segitiga  pada  keempat  sisi  pojok  pada  setiap ruang  muatannya.  Data  kapal  bulk  carrier
8664  DWT  yang  dimasukan  dalam  software perkapalan seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Data Kapal pada software perkapalan
Permodelan  kapal  bulk  carrier  8664  DWT dilakukan pada software perkapalan. Model ini merupakan  ganti  dari  model  nyata  kapal  atau model  kapal  dengan  skala  tertentu.  Pada software  ini  terdapat  gambar  dasar  bentuk bulk  carrier  yakni  model  lambung  kapal  yang
berada dalam fluida. Data ukuran utama kapal kita  gunakan  untuk  membuat  model  seperti yang  kita  inginkan  sampai  semua  komponen ukuran  utama  dan  koefisien  kapal  memenuhi bentuk kapal bulk carrier. Gambar hasil model seperti gambar 2.
Gambar 2. Model lambung kapal yang tercelup air
Kecepatan, Hambatan dan Daya
Perhitungan tahanan dilakukan dengan motode  Holtrop  dengan  bebagai  variasi kecepatan kapal dari 0 knots sampai 20 knots. Motode holtrop merupakan metode perhitungan  tahanan  dengan  menggunakan formula pendakatan matematis. Hasil perhitungan  didapatkan  grafik  seperti  gambar 3.
Dari  gambar  4  diketahui  pada  kecepatan  0 sampai  2.5  knots  tahanan  kapal  adalah  0  kN.
Hal  ini  terjadi  karena  kapal  dianggap  sedang ditarik dengan kapal tongkang, sehingga kapal bergerak namun sistem propulsi kapal sedang diam.  Selanjutnya  pada  kecepatan  3  knot sampai  20  knots,  tahanan  berangsur-angsur naik  mengikuti  kenaikan  kecepatan  kapal. Tren garis antara kecepatan dan tahanan juga sesuai  dengan  persamaan  Lewis  pada persamaan  6  yakni  hambatan  adalah  kuadrat kecepatan kapal. Untuk kecepatan maksimum kapal bulk  carrier  dengan  14  knots  maka  nilai tahanannya adalah 286. 75 Kn.
Gambar 3. Grafik kecepatan vs hambatan
Daya  kapal  yang  didapatkan  dari  perhitungan software  perkapalan  ini  dalah  daya  efektif kapal karena pengaruh poros, bentuk lambung dan  daerah  pelayaran  belum  dimasukan. Hasil  perhitungan  daya  dapat  dilihat  pada
gambar  4.  Linier  dengan  nilai  tahanan  kapal, pada  kecepatan  0  sampai  2.5  knots,  daya kapal bernilai 0. Ini sesuai dengan persamaan 3  yakni  daya  efektif  merupakan  perkalian antara tahanan dengan kecepatan.
Gambar 4. Grafik kecepatan vs Daya
Tren  garis  kecepatan  dan  daya  hampir  sama dengan  kecepatan  dan  tahanan  kapal  yakni semakin  tinggi  kecepatan  maka  daya  yang diperlukan  semakin  tinggi.  Persamaan  garis antara  kecepatan  dan  daya  juga  merupakan fungsi  kuadrat  linier.  Untuk  kecepatan  kapal bulk  carrier  14  knots  didapatkan  daya  efektif kapal  2950.31  Kw.  Tampilan  alur  gelombang ketika  kapal  bergerak  dapat  dilihat  pada gambar  5.  Gambar  tersebut  merupakan gambar  tampak  atas  ketika  kapal  sedang berlayar dengan kecepatan tertentu.

## Validasi Perhitungan Tahanan Holtrop
Setelah mendapatkan nilai dari notasi seluruhnya  yang  meliputi  masa  jenis  fluida adalah  1.025  Kg/m3,  kecepatan  dinas  kapal adalah 7.2 m/s, luas permukaan basah adalah
3301.14  m2,  koefisien  tahanan  gesek  adalah 0.00153*1.44, koefisien tahanan udara adalah 0.000434 dan wake making resistense adalah 0.000434*111162.19 maka didapat kan besarnya tahanan totalnya (RT), yakni:
R T =  ½  * 1,025 * 7.2 2 * 3301.14 * [ (0.00153*1.24+0.000466] + (0.000434*111162.19)  = 256.588  kN
Perbandingan tahanan total antara penggunaan  software  komputer  dan  metode matematis  holtrop  dapat  dilihat  pada  gambar 6. Pada grafik tersebut kecepatan dinas kapal 14  knots  menjadi  acuan.  Tahanan  total software komputer adalah 286.75 kN sedangkan  tahanan    metode  matematis holtrop  256.59  KN.  Dari  keduanya    terdapat selisih 10.52%.

## Gambar 5. Tampak atas alur gelombang ketika kapal bergerak
Gambar 6. Grafik Perbandingan Tahanan Total Bulk carrier

## Perbandingan dengan Tahanan Kapal Tanker
Pada paper dengan judul Penggunaan Metode Komputerisasi  dalam  Penentuan  Tahanan Kapal  Tanker  (7)  juga  dilakukan  penelitian penentuan  tahanan  kapal  total  namun  untuk kapal tanker. Perbandingan perhitungan tahanan total dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Perbandingan Tahanan Total Buck Carrier dan Tanker
Jenis Kapal Kecepatan Kapal (Knot) Software Komputer (KN) Metode Holtrop (KN) Selisih (KN) Selisih (%) 0 0 0 14 286.75 256.59 30.16 10.517873 0 0 0 11.4 80.9 74.38 6.52 8.0593325 Kapal Bulk Carrier

## Kapal Tanker
Dengan  membandingkan  tahanan  total  kapal bulk  carrier dan  kapal tanker  untuk  kecepatan 0 dan kecepatan dinas masing-masing 14 dan
11.4 knots, dihasilkan selisih nilai tahanan total antara  metode  komputer  dan  metode  holtrop adalah  masing-masing  10.52%  dan  8.06%.
Selisih  nilai  tahanan  bulk  carier  lebih  besar dari  tanker  karena  ukuran  kapal  bulk  carrier lebih besar dari tanker, sehingga volume yang tercelup  fluida  bulk  carrier  lebih  besar  dari tanker. Seperti juga pada gambar 7,
kecepatan  dinas  bulk  carrier  lebih  tinggi  dari tanker.  Ini  menjadi  alasan  penting  kenapa tahanan total bulk carrier lebih tinggi dibanding tanker
.

## Gambar 7. Grafik Perbandingan Tahanan Total Buck Carrier dan Tanker

## KESIMPULAN DAN SARAN
Dari  Analisa  dan  pembahasan  maka  untuk kecepatan  0  sampai  2.5  knots  dihasilkan tahanan  dan  daya  bernilai  0.  Kemudian setelah kecepatan terus bertambah maka nilai tahanan dan daya mengikuti naik dengan pola persamaan garis linier kuadrat. Pada kecepatan  maksimal  kapal  bulk  carrier  14 knots  menghasilkan  nilai  tahanan  total  kapal adalah  286.  75  kN  dan  kebutuhan  dayanya adalah  2950.31  kW.  Sedangkan  dengan perhitugan matematis Holtrop dihasilkan tahanan  total  256.59  kN,  ini  terdapat  selisih 10.52% dengan hasil permodelan komputer.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat  Universitas  Hang  Tuah  Surabaya atas  hibah  Penelitian  Internal  yang  diberikan kepada  penulis  sehingga  penulis  dapat menyelesaikan karya tulis ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Muslihati,  2012.  Analisis  Biaya  Operasi  Kapal pada  Berbagai  Load  Faktor  Angkutan Perintis,  Jurnal  ILTEK,  Volume  7, Nomer 14, Oktober.  Makassar.
Parsons,  Michael  G.  1998.  Parametric  Ship Design  Chapter  11.  Univ  of  Michigan USA.
Watson,  David  G.M.  1998.  Practical  Ship Design Volume 1. Oxford. UK.
Rosmani,  A.,  &  Algan,  M.  (2011).  Prediksi Tahanan  Kapal  Cepat  Dolpin  Dengan Metode  Eksperimen.  Jurnal  Teknik Universitas Hasanuddin: Makassar.
Susilo, J. S. J. S. J., & Santoso, A. S. A. S. A. (2014).  Simulasi  Penggunaan  Fin Undership  Terhadap  Tahanan  dan Gaya  Dorong  Kapal  dengan  Metode Analisa  CFD. Jurnal  Teknik  ITS , 3 (2), G174-G179.  ISSN:  2337-3539  (2301- 9271). 2013. ITS Surabaya.
Lewis,  E.  V.  (1988).  Principles  of  Naval Architecture:  Volume  II-Resistance, Propulsion,  and  Vibration,  Vol.  2,  2 edn,  Soc. Naval  Architects  &  Marine Engineers .
Sugianto E, Puji H. 2017 “Metode Komputerisasi dalam Penentuan Tahanan  Kapal  Tanker”.  Seminar Nasional Teknik Mesin 2017, Universitas Jember.