eISSN: 2721-5717; pISSN: 2747-2124
https://journal.unhas.ac.id/index.php/zonalaut

## ZONA LAUT

## JURNAL INOVASI SAINS DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
ANALISIS GERAK FPSO (FLOATING PRODUCTION STORAGE AND OFFLOADING) DENGAN MENGGUNAKAN VARIASI RADIUS MOORING BERBASIS SIMULASI TIME

## DOMAIN
Muhammad Mustafa Algifari
Departemen Teknik Kelautan, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Indonesia mustafaalgi14@gmail .com

## Abstrak
Seiring dengan berkembangnya teknologi,, ekplorasi minyak dan gas mulai dilakukan dilaut dalam. Salah satu teknologi yang biasa dipakai yaitu FPSO (Floating Production Storage and Offloading) . Agar FPSO gerakannya teredam akibat beban lingkunan saat proses produksi, maka diperlukan system mooring yang memenuhi standar sesuai kebutuhan dan karateristik lingkungan pada ladang minyak tersebut. Sistem tambat yang digunakan yaitu spread mooring system yang dibatasi menjadi 12 mooring line . Penelitian menggunakan variasi pada radius mooring line sehingga Panjang mooring line dan posisi anchor berbeda. Penelitian ini dimaksudkan untuk menganalisa pengaruh radius mooring line terhadap gerakan  FPSO  dan  tegangan  dari  mooring  line  itu  sendiri  menggunakan  pendekatan  numerik  dengan  mengunakan simulasi time  domain .  Dari  hasil  penilitian,  dapat  diketahui  bahwa  makin  panjang  mooring  linenya  mengakibatkan berkurangnya  tegangan  maksimum  pada  mooring  line,  namun  sebaliknya  terjadi  penambahan  gerakan  kapal.  Namun karena posisi anchor yang makin jauh disetiap radius, nilai tension pada mooring line tidak terlalu signifikan perbedaan nilainya
Kata Kunci: FPSO,  Tension,  Mooring line

## Abstract
Along  with  the development of  technology,  oil and gas exploration  has begun to  be  carried out  in  the deep  sea.  One technology that can be used is FPSO (Floating Production Storage and Offloading). In order for the FPSO to be damped due to environmental loads during the production process, a mooring system is needed that meets standards according to the needs and environmental characteristics of the oil field. The mooring system used is a spread mooring system which is limited to 12 mooring lines. The research uses variations in the mooring line radius so that the length of the mooring line and the anchor position are different. This research is intended to analyze the effect of the mooring line radius on FPSO  movement and  the tension  of the  mooring line  itself using  a  numerical  approach  with  ANSYS  AQWA  software. From this study it can be seen that by increasing the length of the mooring line there will be a reduction in maximum tension on the mooring line, but the opposite is true there is an additional offset to the ship's movement. However, because the  anchor  position is further away  in  each  radius,  the  tension  value  on the  mooring  line  does  not  have a  significant difference
Keyword: FPSO,  Tension,  Mooring line

## 1. PENDAHULAN
Melihat beberapa tahun terakhir ini, harga minyak bumi selalu naik tiap tahun.Hal ini berbanding lurus dengan tingginya  angka  kelahiran  yang  menyebabkan  bertambahnya  populasi  manusia.  Maka,  dari  hal  tersebut dibutuhkan pasokan minyak bumi dalam jumlah yang besar. Seiring dengan dengan berkembangnya teknologi, ekpolarsi  migas  mulai  dilakukan  di  laut  dalam.  Oleh  sebab  itu  diperlukan  teknologi  penunjang  berupa konstruksi bangunan lepas Pantai yang dapat melakukan eksplorasi  migas pada keadaan tersebut. Dari sekian
banyak teknologi yang ada yaitu FPSO. FPSO ialah kontruksi yang berfungsi melakukan proses pengeboran lalu menghasilkan minyak dan gas yang ditempatkan didaerah ladang minyak dan gas bumi di lepas Pantai. FPSO merupakan salah satu jenis bangunan apung yang memiliki ukuran besar, karena ukurannya itu beban lingkungan  (arus, angin  dan  gelombang)  di  sekitar FPSO  dapat  memberi  pengaruh  terhadap  gerakan  FPSO disaat menjalankan proses produksi. Untuk menjaga posisi FPSO tetap stabil dan dapat meredam gaya dinamis, maka diperlukan sistem penahan yaitu  sistem tambat. Gaya-gaya yang timbul pada sistem pemasangan sangat bergantung pada karakteristik gerak FPSO dan sebaliknya.
Dalam menganalisa mooring untuk FPSO (Floating Production Storage and Offloading) , banyak faktor yang perlu  dipertimbangkan  agar  sistem  tambatan  dapat  memenuhi  standar  peraturan  dan  keselamatan.  Pada penelitian ini, akan dibahas mengenai panjang ideal untuk  mooring system tipe spread  dan jumlah  mooring line dibatasi menjadi 12 spread mooring line. Dalam analisa ini variasi yang digunakan adalah variasi di radius mooring line yang berbeda-beda sehingga panjang mooring line dan letak anchor juga berbeda untuk melihat bagaimana pengaruh panjang mooring line dan letaknya anchor terhadap ketegangan masing-masing mooring line dan dampaknya terhadap gerak FPSO ketika ditambatkan di tempat dan menerima beban lingkungan laut (gelombang, angin, arus) dengan analisis dinamik komprehensif menggunakan  metode  domain waktu

## 2. METODE
Penelitian ini dilakukan dengan mengambil referensi dari literatur, text book serta pengalaman penelitian yang telah dipublikasikan sebelumnya.

## 2.1. Data Kapal
Penelitian  dilakukan  dengan  tinjauan  literatur  dan  data  pendukung  FPSO  Dari  acuan  tersebut,  perancangan FPSO  dibuat  dengan  melakukan  validasi  terhadap  ukuran  sebenarnya.  Ini  adalah  data  pengukuran  desain FPSO yang akan digunakan dalam analisis.
Tabel 1 . Data Geometri FPSO ALVHEIM Item Satuan Nilai LoA m 285 LBP m 274,09 Displacement ton 210048 Breadth m 63 Depth m 16,93 Draught m 13 Coefficient Block 0.884
Untuk lebih jelasnya model tiga dimensi yang telah penulis buat dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini
Gambar 1. Model FPSO tampak 3D pada maxsurf

## 2.2. Data Mooring Line
Menganalisis respon gerak FPSO menggunakan Ansys AQWA diperoleh rentang tegangan masing-masing tali tambat. Rentang tegangan masing-masing tali tambat diperoleh dari analisa domain waktu terhadap sistem tambat berdasarkan respon gerak FPU pada arah 0 sampai 180 derajat sehingga diakibatkan oleh ketegangan akibat  radius  tali  yang  berbeda  yaitu,  3000,  3250,  3500  .  Berikut  merupakan  gambar  dan  data  ukuran  dari rancangan mooring line  yang akan digunakan untuk analisis.
Tabel 2 . Data Mooring Line tiap radius

##  Radius 3000
Mooring Properties Mass / Unit Length 264,5 kg/m Outer Diameter 0,115 m Section Length 3000 m Stiffness, EA 1060000000 N Maximum Tension 10300000 N

## 
Radius 3250 Mooring Properties Mass / Unit Length 264,5 kg/m Outer Diameter 0,115 m Section Length 3250 m Stiffness, EA 1060000000 N Maximum Tension 10300000 N

## 
Radius 3500 Mooring Properties Mass / Unit Length 264,5 kg/m Outer Diameter 0,115 m Section Length 3500 m Stiffness, EA 1060000000 N Maximum Tension 10300000 N

## 2.3. Kriteria Pengoprasian
Analisis  tegangan  ini  dilakukan  selama  100  detik.  Dalam  simulasi  tersebut  akan  menghasilkan  besarnya tegangan  yang  muncul  pada  tali  tambat  (mooring  line)  sebagai  fungsi  waktu.  Terdapat  juga  Kriteria Pengoprasian yang  harus dilalui struktur bangunan apung agar tambat yang digunakan bisa dikatakan aman adalah sebagai berikut :

## Tabel 3 .  Batas aman kriteria pengoprasian
Kriteria Well Production Lateral Acceleration 1,962 m/s^2 Mean Hell Angel 2 Derajat Max Pitch Angel 6 Derajat Riser Stroke 4.572 -3.048

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah melalui tahap perancangan dan pengolahan data maka akan diperoleh hasil serta pembahasannya. Berikut adalah hasi dan pembahasan dari penelitian ini:

## 3.1. Analisis Respon Amplitudo Operator
Operator  amplitudo  respons  (RAO)  juga  dikenal  sebagai  fungsi  transfer.  Menurut  Chakrabarti  (1987), RAO  biasanya  didefinisikan  sebagai  respon  dari  amplitudo  per  unit  tinggi  gelombang.  Dalam  menghitung RAO, gelombang dianggap sebagai gelombang reguler. Lalu kemudian dijelaskan pada Gerakan surge, sway, heave, roll, pitch dan yaw. Sudut yang dinilai yaitu 0 0 , 45 0 , 90 0 , 135 0 dan 180 0 . Berikut adalah grafiknya.
Gambar 2. RAO Terhadap Sumbu X (Surge).
Gambar 3 . RAO Terhadap Sumbu Y (Sway).
Gambar 4. RAO Terhadap Sumbu Z (Heave).
Gambar 5 . RAO Terhadap Sumbu RX (Roll).

## RAO SURGE
2
1.5 1 0.5 0 0 20
40
Periode (s)
60 80
RAO SWAY 1.5
1
0.5 0
0 20 40 Periode (s) 60 80
RAO HEAVE 1.4
1.2 1 0.8 0.6
0.4 0.2 0 0
20 40
Periode (s)
60 80
RAO ROLL 20.0
15.0
10.0 5.0
0.0 0 20 40
Periode (s)

## 60 80 D Is ta nc e o f R O ta ti o n
D Is ta nc e of R O ta ti o n D Is ta nc e of R O ta ti o n D Is ta nc e of R O ta ti o n
Gambar 6. RAO Terhadap Sumbu RY (Pitch).
Gambar 7 . RAO Terhadap Sumbu RZ (Yawl).

## 3.2. Analisis Hidrostatis dari karakteristik geometris
Hasil  analisa  hidrostatik  FPSO  di  peroleh  dari  running Hydrodinamic  Difraction dengan  menggunakan simulasi time domain dengan melihat nilai dari gerak surge, roll, dan pitch serta nilai displacement dan lain- lain yang tertera dibawah ini:

## RAO  PITCH
0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 20
40
Periode (s)
60 80

## RAO YAW
0.3
0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 20 40 Periode (s) 60 80
D Is ta nc e of R O ta ti o n D Is ta nc e of R O ta ti o n
Mean Hell Angle Mean Hell Angle
2.5 2 1.5 1 0.5
0 -0.5 2.5
2 1.5
1
0.5 0 0 -0.5 0 ROLL (RX) DEGRE AVERAGE ROLL (RX) DEGRE AVERAGE

## Lateral Acceleration
3 2 2 1 1 0 -1
0 Acceleration Lateral acceleration

## Lateral Acceleration
3 2
2 1
1 0 -1 0
Acceleration Lateral acceleration

## Lateral Acceleration

## 3.3. Lateral Acceleration
Dengan  menggunakan  3  jenis  radius  mooring  kita  dapat  melihat  nilai  pergerakan  FPSO  pada  sumbu  X (surge) tidak melewati dari kriteria yaitu 1.962 m/s^2
Gambar 8 .  Lateral acceleration pada radius 3000.
Gambar 9 .  Lateral acceleration pada radius 3250.
3 2
2 1
1 0 -1 0 Acceleration Lateral acceleration
Gambar 10 .  Lateral acceleration pada radius 3500.

## 3.4. Mean Heel Angle
Pada  grafik  ini  menunjukan  pergerakan  struktur  pada  sumbu  RX  (Roll)  Dengan  menggunakan  3  jenis radius mooring. Dari hasil analisis, dapat dilihat bahwa nilai nya tidak melebihi dari batas toleransi dari kriteria yaitu 2 derajat.
0 50 10 0
15 0 50 10 0 15 0 50 10 0 15 0 50 10 0 15 0 50 10 0 15

## Mean Hell Angle
3
2 1 0 0 -1 ROLL (RX) DEGRE AVERAGE

## MAX PITCH ANGLE
8 6 4 2 0 0 50 100 150 (PITCH) RY DEGRE MAX PITCH ANGLE 8 6 4
2 0 0 50 100 150 (PITCH) RY DEGRE

## MAX PITCH ANGLE
8 6 4 2 0 0
50 100 150 (PITCH) RY DEGRE
.
0 50 10 0
15
Gambar 13 . Mean Hell Angle  pada radius 3500

## 3.5. Max Pitch Angel
Pada  grafik  ini  menunjukan  pergerakan  struktur  pada  sumbu  RY  (Pitch)  Dengan  menggunakan  3  jenis radius mooring. Dari hasil analisis, dapat dilihat bahwa nilai nya tidak melebihi dari batas toleransi dari kriteria yaitu 6 derajat.
Gambar 14 .  Max Pitch Angle pada radius 3000.
Gambar 15 .  Max Pitch Angle pada radius 3250.
Gambar 16 .  Max Pitch Angle pada radius 3500.
 Radius 3250 20 Riser Stroke 10 0 -10 -20 0 20 40 60 80 100 120
HEAVE (Z) MAX MIN 20 Riser Stroke 10 0 -10 -20 0 20 40 HEAVE (Z) 60 80 100 120 MAX MIN
20 Riser Stroke 10 0 -10 -20 0 20 40 60 80 HEAVE (Z) MAX 100 120
MIN

## 3.6. Riser Stroke
Dengan  menggunakan  3  jenis  radius  mooring  kita  dapat  melihat  nilai  pergerakan  FPSO  pada  sumbu  Z (Heave) tidak melewati dari kriteria yaitu pada batas atas 15 meter dan batas bawah -10 meter
Gambar 17 .  Riser Storke pada radius 3000.
Gambar 18 .  Riser Storke pada radius 3250.
Gambar 19 .  Riser Storke pada radius 3500

## 3.7. Tegangan Gaya Kabel
Tali  tambat  yang  mengalami  tegangan  maksimum  mempunyai  faktor  keamanan  minimum.  Perlu diperhatikan  bahwa  semakin  tinggi  nilai  tegangan  yang  muncul  dibandingkan  dengan  nilai  batas  kapasitas tegangan (kekuatan putus) tali tambatan yang diterima, maka tali tambatan tersebut akan semakin mudah putus. Dalam domain waktu, analisis dilakukan dalam 100 detik. Keadaan ULS merupakan beban yang terjadi pada kondisi operasi, dimana tali tambat yang berfungsi sebagai sistem tambatan pada kapal FPSO beroperasi secara maksimal,  utuh,  tidak  ada tali  tambat  yang  putus.  Berdasarkan  hasil  pengolahan  data  historis  yang  memuat tegangan yang muncul setiap detiknya, terlihat bahwa nilai tegangan penting pada setiap tali tambat.
Gambar 20 .  Tension pada radius 3000.
Gambar 21 .  Tension pada radius 3250.
Gambar 22 .  Tension pada radius 3500.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis pada bagian pembahasan, ini penulis mengambil berapa kesimpulan diantaranya:
1) Model spread mooring dengan variasi pertama dengan radius 3000 memiliki nilai tension terbesar yakni 2968293 kN . Model spread mooring dengan variasi kedua dengan radius 3250 memiliki nilai tension terbesar yakni 2577983 KN. Model spread mooring dengan variasi ketiga dengan radius 3250 memiliki nilai tension terbesar yakni 2564024 kN
2) Dari  tiga  model  yang  menggunakan  3  radius  berbeda,  semuanya  memenuhi  kriteria  yang  sudah ditetapkan
3) Makin jauh radius dari mooring line maka nilai untuk tegangan mooring line makin kecil. Ini diakibatkan karena  Panjang  tali  yang  makin  Panjang.  Meskipun  perbedaanya  nilai  tegangan  nya  tidak  terlalu signifikan yang merupakan akibat karena perubahan anchor point setiap pergantian radius
2800000000

## TENSION
2600000000 2400000000 2200000000 2000000000 0.00  20.00  40.00  60.00  80.00 100.00120.00 3200000000 3000000000 2800000000
2600000000 2400000000 2200000000 2000000000

## TENSION
0.00  20.00 40.00  60.00  80.00100.00120.00
2600000000 2500000000
2400000000
2300000000 2200000000
2100000000 2000000000

## TENSION
0.00  20.00  40.00  60.00  80.00 100.00120.00
4) Dari  ketiga  desain spread  mooring yang  dianalisa,  desain  ketiga  merupakan  desain  yang  optimal  jika dipandang  dari  segi  probabilitas  operasi  karena  pergerakan  kapal  yang  tidak  signifikan  saat  terkena beban lingkungan
5) Di  antara  ketiga  model  tambatan  yang  dianalisis,  model  ketiga  merupakan  model  optimal  dalam  hal probabilitas  pengoperasian  karena  pergerakan  kapal  pergerakan  lebih  kecil  ketika  terkena  beban lingkungan,  tetapi  dari  segi  ekonomi  akan  makin  banyak  biaya  yang  harus  dikeluarkan  akibat  dari penambahan Panjang tali

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1]  Rizki Amalia Prasiwi, Imam Rochani, dan Joswan J. Soedjono, “Analisis Perilaku FPSO ( Floating Production Storage and Offloading ) Terhadap Internal Turret Mooring System Berbasis Simulasi Time Domain” , 2013.
[2]  M Ikbal Afdhal, Untung Budiarto, dan Imam Pujo Mulyatno, “ Optimasi Disain Spread Mooring Dengan Konfigurasi Variasi Line Terhadap Six Degrees Of Freedom (DOF) Olah Gerak Pada Kapal Floating Storage And Offloading (FSO)” 2019.
[3]  Vikry Cendekiawan, “Komparasi Perilaku Gerak Flng Masela Terhadap Sistem Tambat Spread Mooring Dengan Konfigurasi Spread Dan Group (Bundle)”, 2016.
[4]  F. M. Assidiq, D. Paroka, M.Z. Muis, dan S. Klara, " Fatigue Analysis of Catenary Mooring System due to Harsh Environment in Head Seas ", EPI International Journal of Engineering, vol. 1, no. 1, hlm.30-38, 2018