( Endah Suwarni dan IKAP Utama )

## ANALISIS KOMPARATIF HAMBATAN KAPAL KATAMARAN PADA PERAIRAN DANGKAL, MEDIUM DAN DALAM
Comparative Analysis of Catamaran Resistance in Shallow, Medium and Deep Waters
Endah Suwarni 1 , IKAP Utama 2
1,2 Teknik Produksi dan Material Kelautan Fakultas Teknologi Kelautan ITS Surabaya Email: 1 endahsuwarni@gmail.com, 2 kutama.na@its.ac.id
Diterima: 11 Nopember 2013; Direvisi: 29 Nopember 2013; Disetujui: 6 Desember 2013

## Abstrak
Berbagai literatur menunjukkan bahwa kapal katamaran menjadi populer dan sukses digunakan sebagai moda  transportasi  karena  tersedianya  area  geladak  yang  lebih  luas  dan  tingkat  stabilitas  yang  lebih aman  dan  nyaman.  Kapal  katamaran  mempunyai  sarat  rendah,  memungkinkan  untuk  dioperasikan  di perairan  dangkal ( shallow  water ) seperti halnya  di perairan  Indonesia  yang relatif dangkal antara  lain pelabuhan  dan  sungai.  Di  sisi  lain  hal  tersebut  dapat  menimbulkan  efek  dan  fenomena  squat  yang meningkatkan    hambatan  total  kapal  katamaran.  Paper  ini  mengkaji  hambatan  lambung  katamaran terhadap  variasi  kedalaman  perairan.  Eksperimen  dilakukan  di  Tangki  Tarik  (Towing  Tank)  Jurusan Teknik Perkapalan (JTP) ITS dengan variasi rasio jarak antar lambung kapal – panjang kapal (S/L) 0.2 ~  0.4  dan  variasi  kecepatan  pada  angka  Froude  (Fr)  0.25~0.42  di  perairan  dangkal  dan  medium  serta dibandingkan dengan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya pada perairan dalam, sehingga dapat memberikan  komparasi  hambatan  total  kapal  katamaran  di  perairan  dangkal,  perairan  medium  dan  di perairan dalam. Hambatan kapal katamaran yang cenderung meningkat di perairan dangkal dan medium pada kecepatan Fr 0.25~0.37 akibat terjadinya perubahan tekanan dan kenaikan kecepatan aliran antara bagian  bawah  badan  kapal  dan  dasar  perairan.  Hal  tersebut  dapat  memberikan  kontribusi  data  untuk mengevaluasi  prediksi  hambatan  total  kapal  katamaran,  sehingga  penentuan  daya  mesin  kapal  dan efisiensi  bahan  bakar  kapal  katamaran  yang  dioperasikan  di  perairan  dangkal-medium  dapat  menjadi lebih optimal.
Kata kunci : katamaran, perairan dangkal, perairan medium, perairan dalam, eksperimen

## Abstract
Many  literatures  indicate  that  catamaran  has  became  popular  and  successful  used  as  a  mode  of transportation since the availability of a  wider area of the deck and the level of stability that is more secure and comfortable. Catamaran has ridden low , allowing for operation in shallow water as well as in the relatively shallow waters of Indonesia , among others ports and rivers. On the other hand it could have  an  effect  and  squat  phenomenon  that  increases  the  total  resistance  catamaran.  This  paper determines resistance of catamaran in varied water depth. Experimental studies were carried out in the Towing Tank of Naval Architect ITS, the variation of the ratio of the distance between the ship's hull - long ship S/L 0.2 ~ 0.4 and the variation in the speed of the Froude number (Fr) 0.25 ~0.42 in shallow water and the medium and compared with previous research that has been conducted on deep water , so as to provide a comparison of total resistance catamaran ship in shallow ,medium and deep waters. Catamaran resistances are likely to increase in shallow and medium water on speeds of Fr 0.25 ~ 0.37 due to changes in pressure and increase in flow velocity between the bottom of the hull and  sea bed. It can contribute data to evaluate predictions total resistance of catamaran, so that the determination of the ship's engine power and efficiency catamaran fuel operated in shallow water and medium shallow water may be more optimal .
Keyword : catamaran, shallow water, medium shallow water, deep water, experiment

## PENDAHULUAN
Dewasa  ini  moda  transportasi  atau  angkutan  laut dan  sungai  telah  berkembang  secara  pesat  dan nampaknya akan terus berkembang di masa mendatang, suatu  hal  yang  membuat  kapal  katamaran  menjadi populer dan sukses digunakan untuk moda transportasi (Insel  &  Molland,  1992).  adalah  karena  tersedianya area  geladak  ( deck  area )  yang  lebih  luas  dan  tingkat stabilitas  yang  lebih  nyaman  dan  aman.  Kapal katamaran  telah  banyak  dikembangkan  sebagai  kapal penumpang (Pal &  Doctors, 1995)  dan terhitung 43% dari  armada  penumpang  adalah  kapal  katamaran menurut  laporan  Drewry  Shipping  Consultant-1997 dan (Sahoo dkk, 2006). Untuk displasemen yang sama kapal  dengan  lambung  katamaran  telah  terbukti menghasilkan hambatan 20% lebih kecil dibandingkan dengan kapal monohull ( Utama, 2006).
Pada kapal katamaran salah satu aspek  yang perlu diperhatikan  adalah  keakurasian  estimasi  hambatan pada  tahapan  awal  proses  desain,  dimana  hambatan kapal  merupakan aspek  yang sangat penting  diketahui untuk  menghitung  daya  mesin  suatu  kapal  (Insel  & Molland, 1992; Turner & Taplin, 1968). Terlebih bila kapal katamaran    beroperasi di perairan dangkal yang mempunyai efek pengaruh yang berbeda dengan kapal katamaran  bila  beroperasi  di  perairan  dalam  seperti yang  pernah  dilakukan  dalam  penelitian  sebelumnya (Utama  dkk,  2009).  Meskipun  kapal  katamaran mempunyai  sarat  yang  rendah  yang  memungkinkan beroperasi  di  perairan  dangkal.  Hal  ini  dikarenakan terjadinya  fenomena  squat  yang  berupa  sinkage  dan trim  dari  badan  kapal  dengan  perubahan  penurunan tekanan di sepanjang badan kapal (Taylan, 2001) yang mengakibatkan peningkatan hambatan kapal.
Adanya  jarak  antara  lambung    kapal  katamaran berperanan penting dalam perhitungan hambatan kapal. Interaksi gelombang yang terjadi karena gerakan kapal katamaran  menyebabkan  kenaikan  atau  penurunan hambatan gelombang kapal katamaran tergantung dari jarak antar lambung kapal dan kecepatan kapal (Utama dkk, 2011).
Untuk  kapal  katamaran,  masalah  hambatan  telah banyak  dibahas  dan  didiskusikan  dalam  forum  ilmiah karena  komponen  hambatannya  lebih  kompleks dibanding  kapal  monohull,  yang  mana  disebabkan rumitnya  efek  interaksi antara viscous dan gelombang pada  badan  kapal  katamaran.  Pengaruh  interferensi viskos  dan  gelombang  sangat  signifikan  pada katamaran.  Interferensi viskos disebabkan  oleh  aliran
air  yang  tidak  simetri  ( asymmentric-flow )  di  sekitar lambung  kapal    memberikan  efek  pada  formasi boundary-layer ,  sedangkan  interferensi  gelombang disebabkan interaksi dari gelombang yang ditimbulkan oleh  masing-masing  lambung  kapal.    Masalah  ini masih  merupakan  bahasan  ilmiah  yang  terus berkembang,  khususnya  dalam  rangka  memperkaya dan memperkuat data base untuk tujuan scientifik.

## METODOLOGI PENELITIAN
Model  fisik  kapal  katamaran  ditunjukkan  pada gambar  1,  model  terbuat  dari  FRP  (fibreglass reinforced  plastic)  dengan  menggunakan  skala  1  :  8  , dengan  dimensi  utama,  lines  plan  dan  rasio  S/L ditampilkan pada Tabel 1 dan Gambar 2.
Percobaan  model  dilakukan  di  Tangki  Tarik Jurusan  Teknik  Perkapalan  Fakultas  Teknologi Kelautan ITS dengan ukuran tangki percobaan sebagai berikut:  Panjang  50  m,  Lebar  3  m,  Tinggi  2  m  dan kedalaman air 1.8 m
Pada  tangki  percobaan  terdapat  kereta  penarik ( carriage )  model  kapal  yang  menggunakan  4  buah motor  listrik.  Hal  tersebut  memungkinkan  untuk tercapainya kecepatan konstan yang diinginkan dengan waktu  yang  relatif  singkat  sehingga  tersedia  waktu pengukuran  yang  cukup sebelum  kereta berhenti pada ujung  tangki  atau  kolam.  Model  kapal  ditarik  oleh kereta  dengan  mempergunakan  poros  vertikal  yang dilengkapi load cell , dimana load cel  untuk mengukur force atau  hambatan  model  kapal. Load  cell lalu dihubungkan  ke  penguat  tegangan  sebelum  masuk  ke jaringan  komputer  di  dalam  ruang  kontrol.  Percobaan ini  dilakukan  dalam  kondisi  air  tenang  dan  selama percobaan  model  kapal  dapat  melakukan  gerakan mengangguk ( heaving dan pitching ) secara bebas. Model  diuji pada kecepatan  model 1.0426~1.7657 m/s  setara  dengan  kecepatan  kapal  5.732~9.707  knot dengan Froude Number antara 0.25~0.42,
menggunakan variasi jarak antar lambung S/L 0.2, 0.3 dan  0.4  seperti  yang  telah  dilakukan  oleh  (Insel  & Molland,  1992  dan  Utama  dkk,  2009).  Sehingga hasilnya  dapat  diperoleh  grafik  hubungan  antara hambatan  ( resistance )  kilo  Newton  (kN)  dengan kecepatan  kapal  (knots)  terhadap  variasi  jarak  antara lambung.
Percobaan  dilakukan  dengan  variasi  kedalaman perairan  dangkal  dan  medium  yaitu  rasio  H/T  1.35 kedalaman  perairan  dangkal  0.8775  m  dan  H/T  1.72 kedalaman perairan medium 1.118 m.

## Analisa Komparatif Hambatan Kapal Katamaran pada Perairan Dangkal, Medium dan Dalam ( Endah Suwarni dan IKAP Utama )
Gambar 1. Model fisik kapal katamaran
Tabel 1. Data utama kapal katamaran
Gambar 2. Lines Plan Katamaran

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Menurut  paper  penelitian  (Koh  &  Yasukawa, 2012)  daerah  perairan  operasional  kapal  terdapat  3 (tiga)  tipe  yaitu  perairan  dangkal  (shallow  water) dengan  rasio  kedalaman  perairan  dan  sarat  kapal  H/T antara  1.2~1.5,  perairan  sedang/medium  (medium shallow water) H/T 1.5~19.3 dan perairan dalam (deep water) H/T > 19.3.
Eksperimen  kapal  katamaran  dilakukan  pada perairan  dangkal  H/T  1.35  dan  perairan  medium  H/T 1.72, sedangkan penelitian (Utama dkk, 2009 ; 2011), dilakukan pada perairan dalam dengan rasio H/T 22.1.
Hambatan total kapal katamaran di perairan dalam didapatkan  dengan  mereview  penelitian  yang  pernah dilakukan  sebelumnya  (Utama  dkk,  2009)  dengan model  fisik  yang  sama  dengan  eksperimen  perairan dangkal-medium dipresentasikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Eksperimen Katamaran Perairan Dalam H/T 22.1 (Utama dkk, 2009) V (knots) Fr Total Hambatan (kN) S/L=0.2 S/L=0.3 S/L=0.4 5.788 0.25 1.821 1.659 1.659 6.218 0.27 2.141 1.851 2.061 6.677 0.29 2.443 2.239 2.348 7.051 0.30 2.852 2.678 2.947 7.560 0.33 3.460 3.568 3.547 8.032 0.35 4.467 3.954 3.766 8.384 0.36 4.844 4.345 4.341 8.818 0.38 5.149 4.790 4.662 9.233 0.40 5.807 5.592 5.515 9.813 0.42 7.101 6.448 6.138 Analisis  komparasi  hambatan  total  kapal katamaran pada variasi kedalaman perairan ditampilkan  pada  Gambar  3  –  5,  sedangkan  grafik koefisien  total  hambatan  C T terhadap  angka  Froude (Fr) ditampilkan pada Gambar 6 – 8.
Gambar 3. Komparasi Hambatan Katamaran S/L 0.2
Gambar 4. Komparasi Hambatan Katamaran S/L 0.3
Ukuran Utama Katamaran LOA (m) 15.08 LWL (m) 14.5 B Demihull (m) 1.86 B Moulded (m) 7.66 D (m) 1.35 T (m) 0.65 Displ (ton) 11.8
Gambar 5. Komparasi Hambatan Katamaran S/L 0.4
Gambar 6. C T vs Fr pada S/L 0.2 Gambar 7. C T vs Fr pada S/L 0.3 Gambar 8. C T vs Fr pada S/L 0.4
Hasil  eksperimen  memperlihatkan  bahwa  rasio jarak  antar  lambung  dengan  panjang  kapal  (S/L) berpengaruh  terhadap  hambatan  kapal.  Hal  ini menunjukkan  terjadinya  interaksi  hambatan  di  antara lambung  kapal  katamaran.  Daerah  pengoperasian perairan  juga  memberikan  pengaruh  yang  siknifikan terhadap  hambatan  total  kapal  katamaran,  semakin dangkal  perairan  akan  semakin  meningkat  hambatan total  yang  terjadi.  Peningkatan  hambatan  total  dari perairan dalam ke perairan medium untuk semua rasio S/L  sekitar  27~30  persen,  sedangkan  peningkatan  R T ke  perairan  dangkal  sekitar  35~40  persen.  Hal  ini disebabkan oleh gaya-gaya eksternal karena penurunan tekanan  di  sepanjang  badan  kapal  katamaran  bagian bawah  ( bottom )  yang  berinteraksi  dengan  dasar perairan  ( sea  bed )  serta  kenaikan  kecepatan  aliran antara  bagian  bawah  badan  kapal  dan  dasar  perairan yang lebih dikenal dengan nama fenomena squat.

## KESIMPULAN
Hambatan  total  R T kapal  katamaran  untuk  rasio jarak  lambung  dan  panjang  kapal  S/L  0.2  dan  0.3  di perairan  dangkal  H/T  1.35  dan  medium  H/T  1.72 cenderung  meningkat  pada  Fr  0.25~0.37  dengan kecepatan  5.7~8.5  knot  jika  dibandingkan  dengan hambatan  total  R T kapal  katamaran  di  perairan  dalam H/T 22.1, sedangkan pada Fr 0.42 R T kapal katamaran cenderung  hampir  sama  untuk  ketiga  daerah  perairan di rasio S/L 0.2 dan terdapat perbedaan di rasio S/L 0.3 dan 0.4.
R T kapal  katamaran  pada  S/L  0.2~0.4  di  perairan dangkal H/T 1.35 cenderung lebih besar dibandingkan dengan  R T di  perairan  medium  H/T  1.72  pada  Fr 0.25~0.37,  tetapi  untuk  S/L  0.2  R T katamaran  di perairan  medium  lebih  besar  dari  pada  di  perairan dangkal  pada  kecepatan  awal  Fr  0.25.  R T kapal katamaran  cenderung  menurun  bila  dioperasikan  di perairan  dangkal  pada  Fr  0.42  dengan  rasio  S/L  0.3 jika dibandingkan dengan bila dioperasikan di perairan medium  maupun  dalam,  tetapi  hal  ini  belum  cukup untuk  membuktikan  bahwa  sehingga  pengoperasian kapal  dapat  dioperasikan  pada  kecepatan  di  atas  Fr 0.42  dikarenakan  ada  hal  yang  tidak  lazim  yang memerlukan  penelitian  dan  investigasi  lebih  lanjut. Maka  pengoperasian  pada  Froude  Number  ≤  0.25 adalah  kecepatan  yang  disarankan  untuk  kapal katamaran  yang  dioperasikan  pada  perairan  dangkal dan medium sehingga dapat memberikan pemanfaatan daya mesin kapal menjadi lebih efisien dan optimal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada RISTEK  yang  mendanai  penelitian  ini  sebagai  bagian dari  pendidikan  pascasarjana  dan  kepada  bapak Ir.Wasis Dwi Aryawan, M.Sc, Ph.D sebagai fasilitator pengadaan  perairan  dangkal  di  kolam  tarik  (Towing Tank)  Laboratorium  Hidrodinamika  Jurusan  Teknik Perkapalan  -  FTK  ITS  Surabaya,  serta  teknisi Laboratorium  Hidrodinamika  JTP  –  ITS  yang  telah mmbantu pelaksanaan eksperimen uji model kapal.

## DAFTAR PUSTAKA
Drewry  Shipping  Consultants  ,  (1997),  Fast  Ferries:
Shaping  the  Ferry  Market  for  the  Twenty-First Century, Drewry  Shipping  Consultants  Ltd , London, England.
Insel,  M  and  Molland,  A  F  (1992).  An  Investigation into  the  Resistance  Components  of  High  Speed Displacement Catamarans, Trans RINA Vol. 134.
Koh, K.K;. Yasukawa, H (2012). Comparison study of a  pusher-barge  in  shallow  water,  medium  shallow water and deep water conditions, Ocean Engineering 46 pp 9-17.
Pal,  P  K  dan  Doctors,  L.J.(1995).  Optimal  Design  of High  Speed  River  Catamaran, Proceedings  of FAST Sea Transportation , Travemunde, Germany.
Sahoo, P K.,Doctors L J , Pretlove Nuke (2006). CFD Prediction  of  The  Wave  Resistance  of  A Catamaran with Staggered Demihulls, International Conference on Marine
Hydrodynamic , Visakhapatnam India.
Turner,  H  dan  Taplin,  A  (1968),  The  Resistance  of Large Powered Catamaran, Trans SNAME , Vol 76.
Taylan,  M  (2001).  Behavior  of  Ships  in  Shallow  and
Restricted Waters, Mathematical & Computational Applications, Vol. 6, No. 1, pp.1-11
Utama,  I.K.A.P  (2006).  Analisis  Eksperimental Hambatan  Kapal  Katamaran  pada  Berbagai  Jarak Demihull, Jurnal  Penelitian  Engineering Vol.12 No. 1.
Utama,  I.K.A.P  ;  Murdjianto  ;  Sulisetyono,  A  ; Jamaluddin,  A.  (2009).  Pengembangan  Moda Kapal Berbadan Banyak untuk Transportasi Sungai dan  Penyeberangan  yang  aman,  nyaman  dan efisien, Laporan  Akhir  Riset  Insentif  Terapan ,
Bidang Teknologi dan Manajemen Transportasi.
Utama, IKAP ; Jamaluddin, A ; Hutauruk, R.M (2011).
A  Study  Into  The  Selection  of  Mono  and Multi-Hull  Vessel  for  Better  Sea  Transportation System, Preceedings  of  the  4 th International product Design & Development , Yogyakarta.