http://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal
1829-8370 (p)
2301-9069 (e)

## Desain Passive U-Tube Tank pada Kapal Ikan Tradisional Tipe Kragan Guna Menurunkan Rolling Kapal
Farhan Abdul karim 1)*) , Ahmad fauzan Zakki 1) , Muhammad Iqbal 1)
1) Departemen Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, SH, Kampus Undip Tembalang, Semarang, Indonesia 50275
diajukan pada : 07/03/18          direvisi pada : 21/12/18          diterima pada : 07/02/19

## Abstrak
Capsizing    merupakan  salah  satu  masalah  yang  terjadi  pada  kapal  yang  memiliki  manuver  tinggi.  Hal tersebut  berkaitan  dengan gerakan  rolling  kapal dimana  ketika  nilai  amplitudo  rolling  kapal  terlalu  besar maka  akan  menyebabkan  terjadinya  Capsizing.  Gerakan  ini  akan  berpengaruh  terhadap  kenyamanan  dan keselamatan  sebuah  kapal.  Dalam  upaya  menurunkan  gerakan  rolling  pada  kapal  ikan  tradisional  tipe Kragan,  penggunaan    anti-roll  jenis  passive  tank  merupakan  salah  satu  solusi  yang  ditawarkan  untuk mengatasi  masalah  ini.  Tujuan dari penelitian  ini adalah  untuk  mengetahui  besarnya  pengurangan  respon gerakan  rolling  kapal  setelah  menggunakan  passive  tank  dan  pengaruh  konfigurasi  ukuran  pasiive  tank. Harapannya hasil  penelitian  ini  dapat  bermanfaat untuk dijadikan  rujukan  dalam  merancang  passive  tank bagi kapal nelayan di Indonesia. Pada penelitian ini, dilakukan analisa perbandingan penggunaan passive tank  dengan  variasi  tinggi  saluran  dan  lebar  penampang.  Pemodelan  dilakukan  dengan  menggunakan software berbasis CAD yang kemudian dilakukan analisa perhitungan momen peredam untuk mendapatkan nilai  Koefisien  Damping  yang  mana  digunakan  untuk    peredam  tambahan  pada  analisa  gerakan  rolling kapal  menggunakan  software  berbasis  CFD  dan  Metode  Panel.  Hasil  penelitian  ini  menunjukan  bahwa kapal  dengan  penambahan  passive  tank  Model  G  memiliki  respon  momen  redam  dan  Koefisien  Damping yang paling baik dan dapat mengurangi nilai RMS rolling kapal sebesar 26,5 % dengan nilai RMS Rolling sebesar 2,69 Deg  yang memenuhi standar kriteria seakeeping Nordforsk  untuk kapal ikan.
Copyright © 2018, KAPAL , 1829-8370 (p), 2301-9069(e)
Kata Kunci : Capsizing, Rolling, Seakeeping, Kapal ikan, Anti-Roll, Passive Tank

## 1. PENDAHULAN
Indonesia secara geografis merupakan sebuah negara  kepulauan  dengan  dua  pertiga  luas  lautan lebih  besar  dari  pada  luas  daratan  dan  setidaknya memiliki  13.466  pulau  yang  berada  di  wilayah kelautan  Indonesia.  Kapal  merupakan  salah  satu transportasi yang berperan penting dalam menunjang  akses  pulau-pulau  di  Indonesia  serta digunakan dalam berbagai aspek seperti perdagangan  maupun  industri.  Namun  dalam
beberapa  tahun  terakhir  tercatat  data  statistik kecelakaan kapal di Indonesia sebanyak 439 kasus sepanjang  tahun  2015  hingga  2016,  dimana diantaranya terjadi 56 kasus kecelakaan terbaliknya (Capsizing) kapal [1].
Gerakan rolling merupakan  salah  satu fenomena  dari  olah  gerak  kapal,  dimana  ketika amplitudo gerakan rolling besar, maka akan dapat menimbulkan capsizing .[2].
Kapal  ikan  merupakan  salah  satu  kapal  yang membutuhkan  tingkat  kestabilan  yang  relatif tinggi  dibandingkan  dengan  kapal  lainya.  Hal  ini dikarenakan pada saat beroperasi dalam *) Penulis Korespondensi : Email : farhanabdulkarim7@gmail.com

## JURNAL ILMU PENGETAHUAN & TEKNOLOGI KELAUTAN KAPAL
penangkapan  ikan  membutuhkan  kemampuan manuver yang baik dan tidak jarang berada dalam cuaca  yang  ekstrim  sehingga  cenderung  lebih rentan  terhadap  terjadinya rolling secara  berlebih [3].  Salah  satu  solusi  dalam  meminimalisir terjadinya rolling pada  kapal  pada  umumnya adalah  dengan  penambahan  system anti-rolling pada kapal.
Anti-rolling merupakan  suatu  mekanisme stabilisasi  gerakan rolling yang  digunakan  di dalam  struktur  kapal  [4].  Terdapat  jenis anti- rolling diantaranya active  fins , passive  tanks , active  tanks dan bilge  keel . Passive  tank merupakan salah satu jenis anti-rolling yang pada prinsipnya  memanfaatkan aliran fluida[5].
Pada  penelitian  sebelumnya  telah  dilakukan kajian penggunaan anti-roll jenis fin stabilizer dan bilge  keel ,  dengan  hasil  berupa  persentase peredam roll dengan fin  stabilizer adalah  sebesar 75%  [2]  dan  dengan  ditambahkanya bilge  keel adalah sebesar 4,42% [6].
Dalam perkembanganya, kapal ikan tradisional  di  Indonesia  telah  menggunakan anti- roll jenis bilge  keel dan active  fins .  Untuk bilge keel secara teknis dianggap  relatif kurang efisien dibandingkan  dengan passive  tank ,  serta  untuk active  fins yang  memiliki  nilai  rata-rata  peredam roll yang lebih tinggi dianggap kurang cocok dari segi  ekonomi  untuk  diterapkan  pada  kapal  ikan tradisional  karena  jauh  lebih  mahal  dalam pembelian dan perawatanya dibandingkan dengan passive  tank [7,8].  Oleh  karena  itu  perlu  adanya penelitian  lebih  lanjut  mengenai  desain anti-roll jenis passive  tank yang  dipasang  pada  lambung kapal  ikan,  dengan  harapan  tercapainya  performa kapal ikan yang lebih baik.
Berdasarkan landasan tersebut agar
mengetahui  pengaruh passive  tank dengan  variasi tinggi saluran dan lebar penampang yang dipasang pada  kapal  ikan terhadap  gerak rolling kapal, maka perlu dilakukan analisa lebih lanjut. Analisa yang  dilakukan  berupa  pembuatan  model  kapal dan passive  tank menggunakan  bantuan software berbasis CAD, analisa perhitungan respon momen redam passive  tank serta  analisa  gerakan rolling kapal  menggunakan  bantuan software berbasis CFD dan Metode Panel.
Adapun tujuan dari peneitian ini adalah untuk menghitung besarnya pengurangan respon gerakan rolling kapal  setelah  menggunakan passive  tank.  Selain  itu,  penelitian  ini  bertujan untuk  mendapatkan  pengaruh  konfigurai  ukuran pasiive  tank seperti  tinggi  saluran  dan  diameter passive  tank terhadap  koefisien  redam rolling yang  dihasilkan.  Sedangkan  manfat  dari  hasil penelitian  ini  adalah  dapat  dijadikannya  rujukan
dalam merancang passive tank bagi kapal nelayan di Indonesia.

## 2. METODE
Penelitian  ini  menggunakan  sampel  kapal ikan  tradisional  tipe  Kragan  dengan  penambahan Passive  Tank yang  divariasikan  pada  variabel ketinggian  saluran  dan  lebar  penampang Passive Tank . Data teknis berupa ukuran utama kapal dan Passive Tank , Linesplan kapal serta Variasi model Passive  Tank yang  dapat  dilihat  pada  Tabel  1,2,3 dan Gambar 1,2.
Tabel 1. Ukuran utama kapal No Dimensi Skala Penuh 1 LOA 49,50 m 2 B 13,95 m 3 H 5,85 m 4 T 4,725 m 5 Vs 9 knot Tabel 2.  Ukuran Utama Passive Tank No Dimensi Skala Penuh 1 Tinggi Fluida (hr) 1,40 m 2 Total tinggi (ht) 2,60 m 3 Lebar saluran (wd) 5,30 m 4 Jarak ke Midship (rd) 0 m 5 Panjang (s) 4 m
Gambar 1. Linesplan Kapal
Tabel 3. Variasi Model Passive Tank Model Passive Tank Tinggi saluran (hd) Diameter (wr) E 0,65 m 1,5 m G 1     m 0,75 m
(a)
(b)
Gambar 2. Model Passive Tank : (a) Model E 2D, (b) Model G 2D
Untuk  mendapatkan  pengaruh  variasi  tinggi saluran  dan  penampang Passive  Tank terhadap Rolling kapal ,  penelitian  ini  dilakukan  dengan tahapan  sebagai  berikut: Tahap  pertama adalah membuat  model  kapal  dan Passive  Tank  dimana untuk menentukan  ukuran  utama Passive  Tank digunakan  rasio  ukuran  penelitian  sebelumnya, yang  kemudian  didapatkan  ukuran  utama  serta variasi  pada  tinggi  saluran  dan  lebar  penampang Passive Tank.
Tahap  kedua adalah  perhitungan  momen peredam Passive  Tank menggunakan  bantuan software berbasis CFD yang  kemudian  dilakukan olah  data  untuk  mencari  nilai slope dengan metode  regresi  yang  merupakan  nilai  koefisien redaman Passive Tank . Tahap ketiga adalah analisa olahgerak kapal ( Rolling )  menggunakan software berbasis  metode panel.  Pada  tahap  ini  dilakukan Analisa perhitungan RAO Roll kapal sebelum dan sesudah adanya  penambahan Passive  Tank, dimana hasil perhitungan  koefisien  redaman  dijadikan  inputan dalam proses perhitungan ini.
Pada  analisa  ini  menggunakan  Spektrum gelombang  parameter  ITTC  dengan  ketinggian gelombang  sebesar  1  meter  dan Wave  Direction 90 0 . Tahap  keempat yaitu  mengolah  data  hasil analisa  olah  gerak  kapal  yang  berupa  RAO Roll menjadi  RMS ( Root mean square ).
Tahap  kelima yaitu  membandingkan  hasil analisa  dengan  adanya  penambahan Passive  Tank terhadap  standar  kriteria seakeeping Nordforsk untuk kapal ikan.
Tahap  kelima yaitu  penarikan  kesimpulan pengaruh  variasi  tinggi  saluran    dan  lebar penampang Passive  Tank terhadap  nilai Rolling kapal.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Model 3D Kapal dan Passive Tank
Pembuatan  model  menggunakan  software berbasis  CAD  dengan  hasil  sebagaimana  terdapat pada  Gambar  3.  Gambar  3  (a)  adalah  model  3D kapal dan Gambar 3 (b) adalah model 3D Passive Tank .
(a) (b)
Gambar 3. Pembuatan model : (a) Model 3D kapal, (b) Model 3D Passive Tank
Model  ini  selanjutnya  akan  dieksport kedalam  bentuk file  .iges yang  kemudian dijalankan  pada software  CFD dan  metode  panel untuk dilakukan proses analisa selanjutnya.

## 3.2. Koefisien Peredam Passive Tank
Pada  tahap Geometry diawali  dengan  import model Passive  Tank ke software berbasis  CAD, dalam  penelitian  kali  ini  menggunakan  Ansys CFX  v.18.1.  Langkah  selanjutnya  yaitu  tahap Meshing,  hal  ini  dilakukan  dengan  tujuan  untuk memberikan  kerapatan  yang  lebih  baik  pada proses  analisa  dan  hasil  yang  lebih  akurat (Gambar 4).
Langkah  berikutnya  adalah Setup untuk menentukan Default domain modified , Expression,  Initialization  dan  Solver [9].  Pada tahap  ini  dilakukan  proses Running model sebanyak    3  kali  dengan  kecepatan  sudut  yang berbeda  agar  dapat  dilakukan  perhitungan koefisien redam menggunakan metode Regresi.
Kecepatan  sudut  yang  dignakan  dalam penelitian  ini  terdapat  pada  Tabel  4.  Sedangkan hasil simulasi CFD terdapat pada Gambar 5.
Tabel 4. Nilai angular velocity
No Derajat/detik Radian/detik 1 6 0,10500 2 3 0,05260 3 1 0,01745
Gambar 4. Model Meshing Passive Tank
Gambar 5. Ilustrasi Running Perhitungan Momen Peredam pada software Ansys CFX
Tabel 5. Nilai momen peredam Passive Tank
Model Kecepatan sudut Roll Momen Peredam (N.m) X Y Z E 6 Deg/s 292800 505182 -81846.8 3 Deg/s -285632 510684 140702 1 Deg/s -549319 198971 776.421 G 6 Deg/s 295828 505292 -112009 3 Deg/s -290075 508307 -62426.8 1 Deg/s -550328 200097 -30522.5
Tabel  5  menunjukkan  nilai  momen  peredam yang  dihasilkan  pada  kecepatan  sudut  yang berbeda-beda. Selanjutnya, tahapan terakhir dalam proses  ini  yaitu  perhitungan  koefisien  redam menggunakan metode Regresi Linear.
Gambar 6. Perhitungan Koefisien Damping
Gambar  6  adalah  perhitungan  koefisien redam  Model  E.  Dari  3  kecepatan  sudut  yang menghasilkan  momen  redam  yang  berbeda-beda, dapat  dihasilkan  koefisien  redamnya  dengan menggunakan  regresi  linear.  Dengan  dilakukanya perhitungan  menggunakan  metode  regresi  maka dapat  menentukan  nilai  Koefisien  Damping sebagaimana yang terdapat pada Tabel 6.
Tabel 6. Nilai Koefisien Damping Passive Tank Model Koefisien Damping (N.m/(deg/s)) X Y Z E 170349 56263 -21077 G 204056 56141 -16315

## 3.3. Olah Gerak Kapal
Pada  tahap Geometry diawali  dengan  import model  kapal ke software berbasis  metode  Panel, dalam  penelitian  kali  ini  menggunakan  Ansys Aqwa  v.18.1.  Langkah  selanjutnya  yaitu  tahap Meshing,  pada  penelitian  kali  ini  digunakan ukuran Meshing element  sizing sebesar  1/82,5 LOA,  hal  ini  dilakukan  dengan  tujuan  untuk memberikan  kerapatan  yang  lebih  baik  pada proses  analisa  dan  hasil  yang  lebih  akurat (Gambar 7).
Analisis  olah  gerak  dihitung  menggunakan software Aqwa  v.18.1 dengan  memasukan  nilai damping  passive  tank yang  kemudian  dilakukan analisa  gerakan rolling kapal  dengan  sudut gelombang 90 o .  Hasil  simulasi  gerakan rolling terdapat pada Gambar 8.
Pada kenyataannya, gelombang di laut adalah gelombang  acak  sehingga  respon  kapal  terhadap gelombang  reguler  yang  dinyatakan  dalam  RAO tidak  dapat  menggambarkan  respon  kapal  pada
keadaan sesungguhnya di laut. Untuk mendapatkan  respon  gerakan  kapal  terhadap gelombang  acak  dapat  digambarkan  dengan spektrum  respon.  Spektrum  respon  didapatkan dengan  mengalikan  spektrum  gelombang  [5]. Untuk  perairan  laut  jawa,  data  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  yaitu  tinggi  gelombang signifikan  (Hs)  1  m,  dan  dari  data  tinggi gelombang  yang  didapatkan  lalu  dicari  nilai periode  rata-rata  (Tav)  pada  tabel sea  state yaitu 3,2109 [5].
Gambar 7. Model Meshing Kapal
Gambar 8. Ilustrasi Gerakan Rolling kapal

## 3.4. Respon Gerakan Rolling
Hasil  analisa  olah  gerak Rolling ini  berupa Response  Amplitudo  Operator (RAO) Rolling kapal sebagaimana yang terdapat pada Gambar 9. Kemudian kondisi perairan tempat kapal beroperasi  yang  digambarkan  dengan  spektrum gelombang terdapat pada Gambar 10. Kurva RAO dan  Spektrum  Gelombang  ini  akan  menghasilkan Spektrum  Respons  (Gambar  11)  yang  akar  dari luasan di dalam kurvanya menghasilkan nilai Root Mean Square (RMS) Rolling kapal.
Gambar  9  adalah  grafik  RAO  dari  gerakan rolling kapal pada arah gelombang sisi kapal atau pada  sudut  90 o .  Dapat  dilihat  bahwa  puncak tertinggi RAO terdapat pada model original (tanpa
passive  tank )  yang  kemudian  disusul  oleh  model E dan G.
Gambar 9. Perbandingan RAO Rolling
Gambar 10. Spektrum Gelombang pada Gelombang 90 o
Gambar 11. Spektrum Respon pada Gelombang 90 o
Perbedaan model E dan G adalah pada tinggi saluran  dan  diameternya,  dimana  pada  model  G kedua  nilai  tersebut  lebih  besar  dari  model  E (Tabel  3).  Dengan  tinggi  permukaan  air  yang sama  (1,40  m),  hal  ini  menunjukkan  bahwa
volume air model G lebih banyak dari pada model E.
Spektrum  gelombang  dapat  dilihat  pada Gambar  10.  Pada  gambar  11  respon  gerakan rolling yang  dipresentasikan  dengan  kurva spektrum  respon.  Dari  gambar  tersebut  terlihat bahwa  luasan  dibawah  kurva  antara  kapal  yang menggunakan passive  tank dan  yang  tidak menggunakan  berbeda  signifikan.  Akar  dari luasan  tersebut  disebut  dengan  RSM  merupakan respon gerak rolling kapal di gelombang acak.
Gambar 12. Perbandingan RMS Roll

## Tabel 7. Perbandingan Presentasi Momen Redam
Passive Tank Model RMS Rolling (Deg) Persentase Redam (%) Non 3,66 - E 2,83 -22,8 G 2,69 -26,5
Akar kuadrat dari luasan kurva dari spektrum respon  (RMS)  disajikan  pada  Gambar  12  dan Tabel  7.  Dapat  dilihat  bahwa  kapal  yang  tidak menggunakan  passive  tank  mempunyai  RMS rolling sebesar  3,66 o .  Sebenarnya  nilai  RMS  ini masih  sesuai  dengan  kriteria  standar  gerakan respon rolling kapal  menurut  Nordforks  [10] sebesar 6 o . Sedangkan yang menggunakan passive tank berkurang  menjadi  2,83 o pada  Model  E  dan dan 2,69 o pada Model G.
Hal  ini  membuktikan  bahwa  penggunaan passiive  tank pada  kapal  dapat  meredam  gerakan rolling kapal lebih dari 20% dibandingkan dengan yang tidak menggunakan.
Dari  Tabel  7  dapat  dilihat  bahwa  respon gerakan roll ing  model  E  dan  G  tidak  terlalu signifikan.  Namun  Model  G  lebih  meredam gerakan rolling dari  pada  model  E.  Perbedaan konfigurasi  tinggi  saluran  dan  diameter passive tank dapat  memberikan  redaman rolling yang berbeda.
Pada  penelitian  ini  Model  G  dengan  nilai tinggi  saluran  dan  diameter  yang  lebih  besar  dari
model  E  mampu  lebih  meredam  gerakan rolling kapal dari model E dengan selisih sebesar 3,7%

## 4. KESIMPULAN
Hasil  penilitian  ini  menunjukkan  bahwa kapal  yang  menggunakan passive  tank (Model  E dan  Model  G)  mampu  untuk  meredam  gerakan rolling sebesar  22,8  %  sedangkan  Model  G mampu meredam Roll sebesar 26,5 %.
Berdasarkan hasil tersebut, dapat
disimpulkan  bahwa  pengaruh  konfigurasi  ukuran pasiive  tank seperti  penambahan  tinggi  saluran (hd)  dan  diameter passive  tank (wr)    akan  terjadi penurunan nilai RMS Roll kapal.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Apmi,  2016, Kajian  Kecelakaan  kapal  di Indonesia sepanjang tahun 2015-2016 .
[2] Herbowo, A., Chrismianto, D., dan Iqbal, M., 2017,  Analisa  Fin  Stabilizer  Terhadap
Rolling  Pada  Kapal  Ferry      Ro-Ro  500  GT Dengan Metode CFD, Jurnal Teknik
Perkapalan, 5(1): 130-136.
[3] Zarma, N., Zakki, A. F., dan Trimulyono, A., 2015,  Studi  Karakteristik  Seakeeping  Kapal Ikan  Tradisional  dan  Modern, Jurnal  Teknik Perkapalan, 3(1): 173-182.
[4] Taskar,  B.  U.,  DasGupta,  D.,  Nagarajan,  V., Chakraborty,  S.,  Chatterjee,  A.,  Sha,  O.  P., 2014,  CFD  aided  modelling  of  anti-rolling tanks towards more accurate ship dynamics ,Ocean Engineering Elsevier, 9(2014): 296-303.
[5] Winden,  B.,  2009,  Anti  Roll  Tanks  in  Pure Car  and  Truck  Carriers, Tesis, KTH  Centre for Naval Architecture, Stockholm.
[6] Malik, M. I., Manik, P., dan Iqbal, M., 2016, Pengembangan Desain Geometri Lunas Bilga untuk  Meningkatkan  Performa  Kapal  Ikan Tradisional (Studi Kasus Kapal Tipe
Kragan) ,  Jurnal  Teknik  Perkapalan, 4(4):
748-757.
[7] 7.  Aalto  University  School  of  Engineering,
2016, Control of Ship Motion , http://mycourse.aalto.fi›SD10- Control(6/4/2017).
[8] Kula,  K.  S.,  2015,  An  Overview  of  Roll Stabilizers  and  Systems  For  Their  Control, The  International  Journal  on  Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 9(3): 405-414.
[9] Daalen,  E.F.G.  V.,  Gerrits,  J.,  Veldman, A.E.P.,  2000,  Anti-Roll  Tank  Simulations With  A  Volume  Of  Fluid  (VOF)  Based
Navier-Stokes Solver. Gronigen, The
Netherlands.
[10] Nordforsk, “Seakeeping Criteria" 1897.