http://journal.trunojoyo.ac.id/jurnalkelautan                                                              Jurnal Kelautan
ISSN: 1907-9931 (print), 2476-9991 (online)

## DESAIN DAN MANUFAKTUR MINI CIRCULATING WATER CHANNEL TANK UNTUK PENGUJIAN PROTOTYPE KAPAL GUNA MENGETAHUI KARAKTERISTIK HIDRODINAMIKA LAMBUNG KAPAL DAN PERILAKU GERAKAN KAPAL
DESIGN AND MANUFACTURING OF MINI CIRCULATING WATER CHANNEL TANK FOR TESTING THE PROTOTYPE OF SHIP USING KNOWING CHARACTERISTICS OF HYDRODYNAMIC SHIP LAMPS AND BEHAVIOR OF SHIP MOVEMENT

## Yeddid Yonatan Eka Darma*, Anggra Fiveriati, Galang Sandy Prayogo
Program Studi Teknik Manufaktur Kapal, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Banyuwangi Jl.Raya Jember KM 13 Labanasem Kecamatan Kabat Kabupaten Banyuwangi
*Corresponding author-email: yeddidyonatan@poliwangi.ac.id
Submitted: 31 December 2020 / Revised: 04 June 2020 / Accepted: 27 July 2020 http://doi.org/ 10.21107/jk.v13i2.6243

## ABSTRACT
As a coastal area, Banyuwangi has a variety of marine potential that can be harness, both in terms of tourism  and  in  terms  of  fishing.  This  certainly  must  be  equipped  with  ships  that  the  design  are  in accordance with the conditions of the Banyuwangi  sea, and the special  purpose of the ship. So  it is become necessary to test hydrodynamic characteristic of the ship hull. Hydrodynamics testing is one of the engineering subject in the field of naval architecture technology. This field, studies the behavior of  the  object  motion  or  ships  hull  that  are  in  the  water.  The  existence  and  movement  of  objects  in water create a boundary layer where if the boundary layer is wider the consequence is resistance will increase, so that the ship's fuel consumption also increases. The hydrodynamic analysis in this study is  based  on  the  observation  method  of  water  flow generated  by  the  ship's  prototype,  and the  ship's maneuver  conditions.  For  this reason, in this research, an experimental  test equipment for  fast boat (tourism) and fishing boat needs to be designed. The equipment is a Mini Circulating Water Channel Tank,  this  experimental  device  can  help  the  design  stages  of  fast  boats  and  fishing  boats  before fabrication, so it is able  to minimize design failure. Mini  Circulating Water Channel Tank is designed with a length of about 3 meters and a height of 2 meters with a maximum flow speed of 4 m / s and in the upper position will  be given a special suspension clamp to provide a feasible simulation of ships sailing  on  the  high  seas,  so  as  to  provide  data  accurate  regarding  the  condition  of  the  hull  and  the behavior of the ship's movements.
Keywords: Mini Circulating Water Channel Tank, Hydrostatic Test.

## ABSTRAK
Sebagai  daerah pesisir, Banyuwangi  memiliki berbagai  macam potensi  laut yang bisa dimanfaatkan, baik itu dari segi pariwisata maupun dari segi penangkapan ikan. Hal ini tentu harus di lengkapi dengan kapal-kapal  dengan  desain  yang  sesuai  dengan  kondisi  laut  Banyuwangi  dan  tujuan  khusus  kapal tersebut.  Sehingga  diperlukannya  pengujian  hidrodinamis  terhadap  lambung  kapal.  Hidrodinamika atau pengujian hidrodinamis merupakan ilmu keteknikan di bidang teknologi perkapalan. Bidang ilmu ini  mempelajari  perilaku gerakan benda atau kapal  yang berada di  air. Keberadaan dan  pergerakan benda di air menimbulkan apa yang disebut lapisan batas atau boundary layer dimana jika boundary layer  semakin  lebar  maka  konsekuensinya  adalah  besarnya  hambatan  tenaga  penggerak  sehingga konsumsi  bahan  bakar  kapal  meningkat.  Analisa  hidrodinamika  pada  penelitian  ini  didasarkan  pada metode observasi aliran air yang di hasilkan oleh prototype kapal, dan kondisi manuver kapal. Untuk itu  dalam  penelitian  ini,  perlu  dirancang  sebuah  peralatan  eksperimen  pengujian  untuk  kapal  cepat (pariwisata) dan kapal nelayan. Peralatan tersebut adalah Mini Circulating Water Channel Tank, piranti percobaan  ini  dapat  membantu  tahap  desain  kapal  cepat  dan  kapal  nelayan  sebelum  fabrikasi, sehingga  dapat  meminimalkan  kegagalan  desain yang  disebabkan  oleh  cacat  pada lambung  kapal. Mini Circulating Water Channel Tank dirancang dengan ukuran panjang sekitar 3 meter dan tinggi 2
meter dengan kecepatan aliran maksimal 4 m/s dan di posisi atas akan di berikan penjepit bersuspensi khusus  untuk  memberikan  simulasi  layak  nya  kapal  berlayar  di  lautan  lepas,  sehingga  mampu memberikan data yang akurat mengenai kondisi lambung kapal dan perilaku gerakan kapal.
Kata Kunci: Mini Circulating Water Channel Tank, Uji Hidrodinamika Kapal.

## PENDAHULUAN
Kabupaten Banyuwangi merupakan kabupaten terluas di Jawa Timur sekaligus menjadi yang terluas di  Pulau  Jawa,  dengan  luas  wilayahnya  yang  mencapai  5.782,50 km 2 ,  atau  lebih  luas  dari Pulau Bali (5.636,66 km 2 ).  Di  bagian  selatan  Banyuwangi  terdapat  kawasan  ekosistem  hutan  tropis  yang menyimpan  banyak  pantai  yang  indah  dan  eksotik  seperti  pantai  teluk  hijau  atau green land. Di bagian timur terdapat pulau Lombok yang penuh dengan wisata pantai yang menarik. Baik teluk hijau maupun pulau Lombok, memiliki posisi yang cukup sulit dijangkau oleh perjalanan darat, misalnya teluk hijau, pengunjung di haruskan mendaki bukit di sekitar teluk selama satu jam untuk mencapai ke lokasi, sedangkan  pulau  lombok  harus  melakukan  perjalanan  darat  dan  laut  selama  kurang  lebih  satu  hari menggunakan perjalanan laut dari Banyuwangi menuju pulau Bali barat, dan perjalanan darat ke pulau Bali  timur  dan  kemudian  menyebrang  ke  pulau  Lombok,  sehingga perlu  adanya  sarana  transportasi laut dengan kecepatan tinggi untuk mencapai lokasi-lokasi tersebut. Selain itu, sebagai daerah pesisir, Banyuwangi  memiliki  berbagai  macam  potensi  laut  yang  bisa  di  manfaatkan,  misalnya  dari  segi penangkapan  ikan.  Hal  ini  tentu  harus  di  lengkapi  dengan  kapal-kapal  dengan  desain  yang  sesuai dengan kondisi laut Banyuwangi dan tujuan khusus kapal tersebut.
Pada setiap sarana transportasi laut, harus memperhatikan karakteristik lambung kapal yang tercelup di  dalam  air,  karena  pada  dasarnya akan  mempengaruhi  kondisi  kapal  saat  berlayar.  Sehingga lambung  kapal  yang  tercelup  penuh  harus  mempunyai  kualitas  dan  performansi  yang  baik.  Untuk mengetahui  karakteristik  ini,  maka  perlu  adanya  penelitian  hidrostatik  kapal.  Karena  ukuran  kapal yang  cukup  besar  maka  dalam  penelitian  ini  di  buatlah prototype kapal  yang  karakteristik  lambung kapal nya sama dengan kapal aslinya.
Hidrodinamika atau pengujian hidrodinamis merupakan ilmu keteknikandi bidang teknologi perkapalan. Bidang ilmu ini mempelajari perilaku gerakan benda atau kapal yang berada di air. Keberadaan dan pergerakan benda di air menimbulkan apa yang disebut lapisan batas atau boundary layer dimana jika boundary  layer  semakin  lebar  maka  konsekuensinya  adalah  besarnya  hambatan  tenaga  penggerak sehingga konsumsi bahan bakar kapal meningkat. Analisa hidrodinamika pada penelitian ini didasarkan pada metode observasi aliran air yang di hasilkan oleh prototype kapal, dan kondisi manuver kapal.
Untuk  itu  dalam penelitian ini,  perlu  dirancang  sebuah  peralatan  eksperimen  pengujian  untuk  kapal cepat  (pariwisata)  dan  kapal  nelayan.  Peralatan  tersebut  adalah Mini  Circulating  Water  Channel Tank , Circulating water channel tank menyediakan lingkungan aliran yang terkendali dimana berbagai macam  percobaan  dapat  dilakukan.  Konsep  dari circulating  water  channel  tank mesirkulasikan  air didalam chamber atau tangki sehingga tangki tersebut seperti aliran sungai yang mengalir. Circulating water  channel  tank ini  digunakan  untuk  menganalisis  hidrodinamika  kapal  yang  rumit.  Eksperimen kualitatif dan kuantitatif dilakukan untuk mengembangkan kapal  cepat dan kapal nelayan  yang  lebih handal dan untuk meneliti masalah yang berkaitan dengan sistem penangkapan ikan (Kawashima, T , 1991).
Perbedaan  diantara  kedua tangki  pengujian ini  adalah  jika towing  tank dengan  kereta  penarik  tidak memiliki aliran air, dan menggunakan simulasi pembuat ombak, sehingga jika kita ingin mendapatkan hasil  percobaan  harus  menarik  model  kapal tersebut  sejauh  tangki towing ,  dimana  tangki towing ini memiliki dimensi yang sangat panjang. Sedangkan circulating water tank memiliki aliran air sehingga kapal  model  tidak  perlu  ditarik  atau  bergerak  sepanjang chamber ,  sehingga  dapat  memperpendek dimensi dari chamber .

## Darma et al., Desain dan Manufaktur Mini Circculating Water
Gambar 1. Circulating Water Channel Tank ( Pennsylvania State University Berks , 2017)
Gambar 2. Model of Mini Circulating Water Channel Tank (Luke Myers, Pascal Galloway, 2011)
Mini Circulating Water Channel Tank dirancang dengan  ukuran  panjang  sekitar  3  meter  lebar 1.5 meter dan tinggi 2 meter dengan kecepatan aliran maksimal  1 m/s dan di  posisi  atas akan di  berikan  penjepit  bersuspensi  khusus  untuk memberikan simulasi layak nya kapal berlayar di lautan lepas, sehingga mampu  memberikan data  yang  akurat  mengenai  kondisi  lambung kapal dan perilaku gerakan kapal.

## MATERI DAN METODE
Penelitian  dilakukan  di  Politeknik  Negeri Banyuwangi  pada  periode  Oktober  2019. Pembuatan  alat  dan  pengambilan  data dilakukan  di  workshop  kapal  kayu  Teknik Manufaktur  Kapal.  Metode  yang  di  gunakan untuk  mendesain  alat  adalah  finite  element analysis. Analisa ini digunakan untuk
menentukan material yang tepat pada test bed, karena  test  bed  ini  haruslah  menggunakan material  yang  transparan  dan  kuat  untuk menahan  tekanan  air.  Untuk  desain  kapal sendiri menggunakan software maxsurf dengan  mempertimbangkan  kurva  bonjean sebagai  dasar  penentuan  desain  kapal  yang baik.  Sedangkan  untuk  olah  gerak  kapal metode  analisa  yang  di  gunakan  adalah observasi dari free surface wave analysis

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Desain  yang  di  gunakan  untuk  alat  ini  adalah dengan membedakan diameter inlet dan outlet dari chamber itu sendiri dengan harapan aliran air dapat lebih cepat di bagian outlet. Asumsi ini diperkuat  dengan  analisa  streamline.  Gambar 3.

## Jurnal Kelautan, 13(2), 67-74 (2020)
Gambar 3. Analisa Streamline pada Chamber
Hasil simulasi menunjukkan bahwa di sisi inlet (Lingkaran Merah) diberikan aliran air sekitar 5 m/s  dan  terjadi  penurunan  aliran  air  saat berada di tengah atau di dalam test bed namun pada  sisi  outlet  (Lingkaran  Biru)  terdapat kenaikan  aliran  maksimal  6.5  m/s.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  desain  chamber  sudah sesuai  dengan  yang  diinginkan  sehingga proses desain di lanjutkan dengan menentukan material yang tepat untuk sisi test bed dengan menganalisa  tekanan  yang  terjadi  di  sisi test bed .
Material di sisi test bed harus transparant agar memudahkan peneliti untuk melakukan analisa dan  material  mampu  menahan  tekanan  air. Penentuan  material  di  sisi test  bed dilakukan dengan  cara  mensimulasikan  tekanan  pada chamber jika chamber di  aliri  air  dengan kecepatan  awal  5  m/s.  Hasil simulasi tekanan pada chamber menunjukkan  bahwa  pada  sisi inlet ,  tekanan  pada  dinding-dinding chamber
sekitar  9179  Pascal  atau  0.09179  Bar,  dan pada sisi outlet tekanan pada dinding chamber sekitar  2434  Pascal  atau  0.2434 Bar  saja,  hal ini  menunjukkan  pada  bagian outlet meskipun terdapat  kenaikan  kecepatan  aliran,  di  bagian outlet ini terdapat penurunan volume air. Hal ini di  buktikan  dengan  adanya  kontur  yang berwarna biru tua yang  menunjukkan tekanan di  dinding chamber pada  posisi  tersebut  di bawah  0  Pascal  atau  bisa  di  artikan  bahwa pada  dinding  atas chamber tidak  teraliri  air yang berarti terdapat penurunan volume air.
Pada  bagian test  bed menunjukkan  hal  yang berbeda,  terdapat  kontur  yang  berwarna merah di  bagian  ini  yang  menunjukkan tekanan  maksimal  mencapai  15923  Pascal atau 0.15923 Bar (Gambar
4),  oleh  sebab  itu  peneliti  menggunakan material transparant yang  mampu  menahan tekanan  lebih dari 0.15923 Bar
Gambar 4. Analisa Kontur pada Chamber

## Pemilihan Material Bagian Test Bed
Pemilihan  material  di  bagian test  bed ini menngunakan  data  dari  Pramudya  Aditama,
2015.  Mengatakan,  bahwa  kekuatan  tekan akrilik  tanpa ada  nya tambahan fiber mencapai  56,27  MPa (Tabel 1). Oleh sebab itu penulis memilih bahan akrilik untuk test bed .
Tabel 1. Kekuatan Transversal dari Akrilik

## Desain dan Pembuatan Prototype Kapal
Desain  dari  kapal  yang  akan  di  analisa menggunakan sofrware  maxsurf .  Adapun
dimensi  utama  kapal  yang  di  desain  dapat di lihat di Tabel 2 sedangkan gambar desain dari kapal seperti pada Gambar 5

## Tabel 2. DimensiUtama Kapal
Parameter Nilai Satuan Lenght Of Water Line (LWL) 37.34 Cm Beam (Lebar Kapal) 11.02 Cm Draft (Sarat Air) 2 Cm Displacement Volume 376.94 Cm 3
Gambar 5. Desain Kapal

## Karakteristik Hidrostatik Kapal
Karakteristik hidrostatik kapal disajikan dalam bentuk kurva, Kurva hidrostatik ini menunjukan  keadaan  badan  kapal  dibawah garis air untuk tiap kenaikan sarat air. Adapun karakteristik  hidrostatik  kapal  dapat  dilihat  di
Gambar 6. Kurva ini di dapatkan dari mengukur keadaan kapal yang tercalup didalam air satu- persatu  sesuai  dengan  sarat  air  yang  kita inginkan (Tabel 3).
Sarat  air  minimum  yang  di  gunakan  adalah 0.1  Cm  dan  sarat  air  maksimum  yang digunakan adalah 2 Cm.

## Tabel 3. Data Hidrostatik Kapal Model
ITEM Draft of Ship (Cm) 0.1 0.31 0.52 0.73 0.94 1.16 1.37 1.58 1.79 2 Displacement kg 0 0.0002 0.01 0.0351 0.0746 0.125 0.1837 0.2482 0.3164 0.3863 Heel deg 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Draft at FP cm 0.1 0.31 0.52 0.73 0.94 1.16 1.37 1.58 1.79 2 Draft at AP cm 0.1 0.31 0.52 0.73 0.94 1.16 1.37 1.58 1.79 2 Draft at LCF cm 0.1 0.31 0.52 0.73 0.94 1.16 1.37 1.58 1.79 2 Trim (+ve by stern) cm 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 WL Length cm 0 21.88 27.89 30.6 32.4 33.78 34.89 35.84 36.66 37.34 Beam max extents on WL cm 0 0.87 6.76 10.58 10.65 10.73 10.8 10.87 10.95 11.02 Wetted Area cm^2 0 11.73 80.89 155.29 218.24 268.78 309.74 342.54 367.57 387.42 Waterpl. Area cm^2 0 11.57 79.78 151.97 209.96 253.78 286.13 308.24 320.27 325.73 Prismatic coeff. (Cp) 0 0.753 0.426 0.402 0.447 0.496 0.537 0.57 0.595 0.613 Block coeff. (Cb) 0 0.242 0.197 0.223 0.308 0.376 0.429 0.471 0.503 0.526 Max Sect. area coeff. (Cm) 0.5 0.5 0.581 0.71 0.776 0.814 0.839 0.856 0.869 Waterpl. area coeff. (Cwp) 0 0.605 0.423 0.47 0.608 0.7 0.759 0.791 0.798 0.791 LCB from zero pt. (+ve fwd) cm 0 10.09 10.04 10.59 11.25 12 12.73 13.39 13.95 14.38 LCF from zero pt. (+ve fwd) cm 0 9.52 10.38 11.17 12.43 13.7 14.81 15.69 16.21 16.4 KB cm 0 0.3 0.44 0.58 0.72 0.86 0.99 1.11 1.24 1.35 KG cm 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 BMt cm 0 1.5 10.68 17.96 16.7 14.21 11.92 9.88 8.11 6.8 BML cm 0 1573.27 415.26 266.82 189.22 147.89 123.77 107.83 94.22 80.81 GMt cm -2 -0.21 9.12 16.54 15.42 13.07 10.9 8.99 7.34 6.16 GML cm -2 1571.57 413.7 265.4 187.94 146.75 122.76 106.94 93.45 80.17 KMt cm 0 1.79 11.12 18.54 17.42 15.07 12.9 10.99 9.34 8.16 KML cm 0 1573.57 415.7 267.4 189.94 148.75 124.76 108.94 95.45 82.17 Immersion (TPc) tonne/cm 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 MTc tonne.m 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) kg.cm 0 0 0 0.01 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04 Max deck inclination deg 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Trim angle (+ve by stern) deg 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0

## Darma et al., Desain dan Manufaktur Mini Circculating Water

## Percobaan Olah Gerak Kapal di Circulating Water Channel Tank
Percobaan ini dilakukan dengan 2 tipe kecepatan yang berbeda, yang pertama
adalah kecepatan 2 m/s dan yang ke dua adalah 4 m/s
Kapal model diletakkan di test bed kemudian alat di nyalakan sampai kecepatan 2 m/s.
Gambar 7. 2 m/s Time Frame 1
Gambar 8. 2 m/s Time Frame 2
Gambar 9. 2 m/s Time Frame 3
Gambar 10. 2 m/s Time Frame 4
Seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  7  sampai  pada  Gambar  10  kapal  model  bergerak  dinamis  dari time  frame ke time  frame, pada  time  frame  ke  satu,  posisi  kapal  pada center  line sedangkan  pada posisi  ke  dua  kapal  bergerak  ke  arah  kiri,  dan  pada frame ke  tiga  kapal  mulai  bergerak  kembali  ke arah center  line .  Kondisi  ini  menunjukkan  bahwa  aliran  air  yang  di  hasilkan  oleh Circulating  Water Channel Tank adalah selaras.
Kapall model diletakkan di test bed kemudian alat di nyalakan sampai kecepatan 4 m/s.
Gambar 11. 4 m/s Time Frame 1

## Jurnal Kelautan, 13(2), 67-74 (2020)
Gambar 11. 4 m/s Time Frame 3
Gambar 11. 4 m/s Time Frame 4
Seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  11  sampai pada  Gambar  14  kapal  model  bergerak dinamis  dari time  frame ke time  frame, pada time  frame  ke  satu,  posisi  kapal  pada  arah kanan  sedangkan  pada  posisi  ke  dua  kapal bergerak  ke arah  kiri, dan  pada frame ke tiga kapal  berada  pada  posisi center  line, begitu pula  pada frame keempat.  Kondisi  ini menunjukkan  bahwa  kapal  yang  di  desain bergerak lebih  tenang  jika  di  gerakkan  pada kecepatan yang tinggi, hal ini juga membuktikan  bahwa  desain  yang  di  buat adalah  cocok  untuk  kapal  cepat  atau speed boat .

## KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil penelitian dapat di simpulkan bahwa aliran  air  yang  di  hasilkan  oleh Circulating Water  Channel  Tank memiliki  aliran  yang selaras,  desain  kapal  yang  di  buat  sangat cocok  untuk  kapal  jenis  speed  boat,  simulasi dengan  menggunakan software  mampu  untuk membuat  alat  lebih  baik  karena  pemilihan material bisa sangat tepat karena rekomendasi software .  Adapun  saran  yang  dapat  diberikan berdasarkan  hasil  kegiatan  ini  adalah  perlu adanya  pengembangan  lebih  lanjut  terkait pengembangan  kapasitas  yang  lebih  besar yang  nantinya  alat  ini  bisa  digunakan  untuk pengujian renewable energy jenis micro hydro .

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan  kepada DIPA  Politeknik  Negeri  Banyuwangi  Tahun 2019  atas  didanainya  program  Penelitian Dosen Pemula (PDP) tahun anggaran 2019.

## DAFTAR PUSTAKA
Kawashima,  T.,  &  Osawa,  Y.  (1991).  On  the circulating tank newly bult at the National Research
Institute
of Fisheries
Engineering. Bulletin
of National
Research Institute of Fisheries
Engineering (Japan) . Panah, A.E. (2017). Design and Build a Water Channel  for  a  Fluid  Dynamics  Lab Nature . American
Society for Engineering  Education,  ID  #19026. 2017 Pennsylvania  State  University Berks
Myers, L., & Galloway, P. (2011). Operational issues  surrounding  the  use  of  towing tanks  for  performance  quantification  of marine  current  energy converters. Sustainable  energy  Research  Group, Faculty of Engineering and the Environment University of Southampton, SO171BJ, United Kingdom.
Aditama,  P.,  Sunarintyas,  S.,  &  Widjijono,  W.
(2015).  Pengaruh  Jenis  dan  Volumetrik Fiber  terhadap  Kekuatan  Transversal Reparasi  Plat  Resin  Akrilik. Majalah Kedokteran  Gigi  Indonesia , 1 (1),  102- 108