## Optimasi  Desain  FPSO  Berbasis  Damage  Stability
Optimization  Design  Of  FPSO  Based  Damage  Stability

## Mochammad Zaky dan Arif Purwono
PT. Biro Klasifikasi Indonesia (Persero) Jl. Yos Sudarso Sudarso No. 38-39-40 Tanjung Priok, Jakarta e-mail: zaky@bki.co.id
Naskah diterima 01 Oktober 2014, diedit 15 Oktober 2014, dan disetujui terbit 28 Nopember 2014

## ABSTRAK
Floating Production Storage and Offloading (FPSO) memiliki tingkat resiko yang berbeda dibandingkan anjungan kapal lepas pantai dan kapal tangki minyak. Penyebabnya adalah wahana yang diletakkan dalam suatu lokasi dan secara rutin dikunjungi oleh supply vessel dan shuttle tanker. Akibatnya, terjadi resiko tabrakan antara kapal-kapal tangki minyak dengan kapal-kapal lain yang rute pelayarannya melewati lokasi FPSO, sehingga mengalami kebocoran pada bagian  lambung.  Pada  makalah  ini  dilakukan  perhitungan damage  stability  dan  skenario  kebocoran  FPSO  dengan menggunakan metode deterministik dan probabilistik. Metode deterministik menggunakan penyekatan dan perhitungan kebocoran melalui kriteria floodable length. Sedangkan metode probabilistik menggunakan kriteria sesuai ketentuan SOLAS  2009  Chapter  II-1  tentang  perhitungan  indek  penyekatan  R  (required  subdivision  index)  dan A  (attained subdivision index). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui posisi isolasi utama dan ukuran optimal sehingga memenuhi kriteria yang diperlukan. Hasil perhitungan floodable length pada desain awal FPSO menunjukkan bahwa zona 2 dan 8 tidak memenuhi, sehingga perlu dilakukan modifikasi pergeseran sekat.
Kata kunci: FPSO, Damage Stability, Kebocoran, Deterministik, Probabilistik, Floodable Length,  Subdivision.

## ABSTRACT
Floating Production Storage and Offloading (FPSO) has a different level of risk compared  to forecastle off-shore and oil tankers. The cause was an object placed in a location and regularly visited by the supply vessel and shuttle tankers.  As  a  result,  there  is  a  risk  of  collision  between  the  oil  tanker  ships  with  other  ships  that  sail  past  the location of the FPSO, so occur a leak in the hull. In this paper carried out the calculation of damage stability and leakage  scenarios  FPSO  using  deterministic  and  probabilistic  methods.  Deterministic  method  using  insulation and  calculation  of  leakage  through  the  floodable  length  criteria.  While  the  probabilistic  method  based  on  the criteria SOLAS Chapter II-1 in 2009 about the calculation of the partition index R (required subdivision index) and A (attained subdivision index). This study aims to determine the position of the main insulation and optimal size so that comply with the required criteria. Results  calculation of floodable length on the initial design of FPSO indicates that the zone 2 and 8 did not meet, so that needs to be done modification shift partition.
Keywords: FPSO, damage stability, leakage, deterministic, probabilistic, floodable length, subdivision.

## PENDAHULUAN
Dalam  rangka  meningkatkan  produksi  migas nasional,  salah  satu  cara  yang  ditempuh  adalah dengan  mengalihkan  daerah  operasi  dari  perairan dangkal menuju perairan dalam (deep water). FPSO (Floating  Production  Storage  and  Offloading) menjadi salah  satu konsep yang lebih  tepat untuk kondisi perairan dalam. Sistem FPSO dinilai cukup efektif  karena  mampu  dioperasikan hingga kedalaman laut 1400 meter, Shimamura (2002),[9] dan memanfaatkan kapal-kapal tanker yang telah ada melalui sistem konversi, karena hampir 70% FPSO yang beroperasi diseluruh dunia adalah hasil konversi, Potthurst (2003), [6]. Hal tersebut dilakukan karena waktu  pembuatan FPSO  secara  konversi  lebih singkat 1 – 2 tahun dari pada pembuatan FPSO baru dan jadwal proses operasi FPSO lebih cepat, Leick R.(2000), [3].
Biro Klasifikasi Indonesia (BKI) sebagai badan klasifikasi nasional yang mengkelaskan kapal niaga berbendera  Indonesia  dan  kapal  berbendera  asing yang secara reguler beroperasi di perairan Indone- sia hingga saat ini telah mengkelaskan kapal sejumlah 8192 unit, dimana 1% dari jumlah tersebut adalah FSO/FPSO,  BKI  Register  (2012),  [1].  Jumlah  ini akan bertambah seiring dengan ketentuan asas cabo- tage  melalui  Inpres  No.  5  Tahun  2005  yang mengharuskan kapal-kapal yang beroperasi Indone- sia harus berbendera Indonesia. Salah satunya yaitu FSO/FPSO yang berada dibawah naungan industri hulu migas.
Dalam  operasinya  FPSO  dapat  mengalami kerusakan  pada  bagian  lambung  yang  disebabkan oleh beberapa  faktor  antara  lain  tabrakan,  kandas atau  terjadi  ledakan.  Selanjutnya  mengakibatkan masuknya  air  ke  badan  FPSO  sehingga menyebabkan oleng dan langsung  tenggelam. Hal ini disebabkan  bangunan  apung  tidak  memiliki stabilitas yang baik karena tidak mampu kembali ke posisi semula, Rawson dan Tupper (2001), [7]. Salah satu langkah yang dapat dilakukan adalah dengan membagi kapal menjadi beberapa ruangan dengan memberikan  sekat  kedap  pada  kapal secara melintang  dan  memanjang.  Adapun  fungsi  dari pembagian  ruangan  ini  adalah  untuk mengurangi hilangnya stabilitas melintang dan memanjang akibat kebocoran, melindungi kerusakan pada muatan dan mengurangi hilangnya daya apung cadangan kapal, Nickum (1988),[5].
Pada  makalah  ini  dilakukan  optimasi  desain sebuah FPSO melalui pendekatan damage stability, dengan melakukan beberapa variasi desain malalui pergeseran sekat dan optimasi ukuran utama. Untuk memperoleh  penyekatan  dan  ukuran  utama  yang
optimal  digunakan  perhitungan  damage stability menggunakan metode deterministik dan probabilistik. Untuk  mengetahui  pengaruh  dari kebocoran  pada kompartemen  kapal  yang  berhubungan  langsung dengan air diluar maka digunakan metode lost buoy- ancy. Pada metode lost buoyancy displasemen sisa kapal tidak berubah atau tetap, yang berubah hanya bidang bagian yang tercelup. Oleh karena itu metode ini juga disebut dengan constant displacement method, Semyonov  dkk  (1963),  [8].  Untuk  perhitungan kebocoran  dihitung  menggunakan  software hydromax.
Pada  metode  deterministik  menggunakan kriteria panjang penyekatan maksimum (floodable length), dimana volume kompartemen bocor tidak boleh melebihi volume apung dengan kriteria yaitu oleng yang terjadi tidak boleh lebih dari 6° (stabilitas awal) dan garis air maksimal setelah bocor adalah pada margin line (garis yang jaraknya 76 mm atau 3 inch  dibawah  geladak kekuatan). Adapun  metode probabilistik mengacu pada Peraturan SOLAS 2009 tentang  standar penyekatan  yang  bertujuan  untuk mendapatkan jarak sekat optimal sehingga diperoleh indek penyekatan, A. Indek penyekatan A tidak boleh kurang dari indek yang dipersyaratkan, R. MSC Cir- cular 1226 (2007), [4]. Nilai setiap indek bagian AS, AP, dan Al tidak boleh kurang dari 0.5R. Indek R untuk kapal barang dengan panjang penyekatan lebih dari 100 m yaitu:
152
128 1    s L
R ..............................................(1)
Selanjutnya  nilai  indek A  diperoleh  melalui penjumlahan indek bagian AS, AP, dan Al dimana nilainya dihitung berdasar sarat Deepest subdivision draught (ds), Partial subdivision draught (dp). dan Light service draught (dl) Sehingga rumus menjadi:
1 2 0 4 0 4 0 A . A . A . A
P S    i i s p A  
Setiap  indek  bagian  merupakan  penjumlahan kontribusi  untuk  semua  kasus  kebocoran  yang diperhitungkan, dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
..............................................(3) ............................(2)
dimana  i=kompartemen  atau  group  kompartemen yang diperhitungkan; pi =jumlah kemungkinan dari kompartemen  atau  group  kompartemen  yang diperhitungkan bocor, dengan mengabaikan setiap subdivisi horisontal; si =jumlah kemungkinan kapal dapat  bertahan  setelah  kebocoran  pada tiap kompartemen  atau  group  kompartemen  yang diperhitungkan,  termasuk  pengaruh  dari  setiap subdivisi horisontal.

## METODE
Analisa Desain Awal
Analisa dilakukan pada sebuah FPSO klas BKI yang merupakan konversi dari kapal tanker. Ukuran utama sesuai tabel 1.
Kondisi FPSO sesuai gambar 1. memiliki 8 sekat kedap  melintang  dari  alas  sampai  geladak utama. Sehingga dari penyekatan tersebut diperoleh 9 zona kebocoran dengan rincian sebagai berikut :
- zona 1 – tangki ceruk buritan, tangki air tawar, ruang kemudi, gudang
- zona 2 – kamar mesin
- zona 3 – ruang muat tengah dan samping 6, tangki dasar ganda 6, slop tank
- zona 4 – ruang muat tengah dan samping 5, tangki dasar ganda 5
- zona 5 – ruang muat tengah dan samping 4, tangki dasar ganda 4
- zona 6 – ruang muat tengah 3, tangki samping 3, tangki dasar ganda 3
- zona 7 – ruang muat tengah dan samping 2, tangki dasar ganda 2
- zona 8 – ruang muat tengah dan samping 1, tangki dasar ganda 1
- zona 9 – tangki ceruk haluan
Tabel 1.
Ukuran utama konversi dari kapal tanker
No. Ukuran 1. Panjang keseluruhan, L OA 176.00 m 2. Panjang , L PP 169.00 m 3. Panjang penyekatan, L S 175.72 m 4. Lebar, B 32.00 m 5. Tinggi, H 15.10 m 6. Sarat, T 11.247 m 7. Displasemen 49576.22 Ton 8. Deadweight 40296.00 Ton Sumber: PT. BKI (Persero)
1 2 3 4
7 6 5 8 9
Posisi  kritis  merupakan  posisi  terjadinya  air masuk melalui bukaan-bukaan secara terus menerus sehingga  menyebabkan  FPSO  tenggelam.  Pada kasus ini setiap bukaan yang ditutup dengan penutup kedap cuaca diasumsikan sebagai titik kritis. Adapun posisi titik kritis didefinisikan sesuai tabel 2.
Tabel 2. Titik kritis Jarak dari AP Jarak dari CL Jarak dari BL m m m Downflooding point 18.400 5.600 18.000
Sumber: Data diolah

## HASIL  DAN  PEMBAHASAN
Langkah pertama yaitu menghitung kebocoran menggunakan kriteria floodable length sesuai data awal  FPSO.  Pada  tahap  ini  dihitung  panjang kebocoran dan panjang kompartemen tiap-tiap zona. Gambar  2.  memperlihatkan  hasil  perhitungan floodable length yang menunjukkan zona 2 (Kamar mesin) dan zona 8 (Ruang muat 1) tidak memenuhi, dikarenakan panjang kompartemen melebihi panjang kebocoran  (floodable  length),  sehingga  perlu dilakukan modifikasi pergeseran sekat.
Langkah  berikutnya  yaitu  melakukan perhitungan  kebocoran  menggunakan  metode probabilistik yang mengacu pada SOLAS 2009 Ch. II. Perhitungan dilakukan menggunakan data awal FPSO, Terdapat tiga kondisi pemuatan yaitu Deep- est subdivision, Partial Subdivision dan Light Ser- vice Data pemuatan sesuai tabel 3.
Tabel 3.

## Data kondisi pemuatan
N0. Loadcase Berat (Ton) LCG (m) KG (m) TCG (m) 1. Deepest Subdivision 49576 87.894 9.296 0.049 2. Partial Subdivision 38777 86.465 8.504 0.063 3. Light Service 23705 86.599 9.188 -0.005 Sumber: BKI diolah
………………………………………..(6)
……………………………………………………….(7)
……………………………………………………..(8)     3 2 B C T B B L V L  B L L B  T B B T 

## Gambar 2. Kurva panjang kebocoran tiap zona
Selanjutnya dilakukan perhitungan kebocoran untuk  kompartemen  dan  grup  kompartemen  pada setiap kondisi pemuatan. Adapun hasil perhitungan subdivisi A dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 5.
Indek penyekatan tiap zona – Initial desain
No Zona p i s i p i x s i A 1. 1 0.0407 1.0000 0.0407 0.0407 2. 2 0.0998 0.9222 0.0920 0.1327 3. 3 0.0526 1.0000 0.0526 0.1853 4. 4 0.0526 1.0000 0.0526 0.2379 5. 5 0.0526 1.0000 0.0526 0.2904 6. 6 0.0526 1.0000 0.0526 0.3430 7. 7 0.0526 1.0000 0.0526 0.3956 8. 8 0.0892 0.0000 0.0000 0.3956 9. 9 0.0450 1.0000 0.0450 0.4406 10. 1-zona kebocoran : 0.4406 11. 1+2 0.0525 0.0000 0.0000 0.4406 12. 4+5 0.0494 0.8145 0.0403 0.4809 13. 2-zona kebocoran : 0.0403 14. Tota Indek dicapai (A s ) : 0.4809 15. Indek dipersyaratkan (R) : 0.6094
Sumber: Hasil analisis
Tabel 5. menunjukkan bahwa distribusi untuk kontribusi keseluruhan indek tiap zona menunjukkan bahwa zona 8 (ruang muat 1) memiliki kontribusi yang paling kecil. Beberapa kombinasi kompartemen tidak ditampilkan karena memiliki nilai si nol sehingga tidak memiliki kontribusi terhadap pencapaian indek A. Hal ini disebabkan garis air untuk kasus kebocoran yang dihitung pada kondisi sinkage, heel dan trim, titik  downflooding  terendam  air  laut.
Tabel 4. Indek penyekatan – Initial desain No. Jumlah zona kebocoran A s A p A l 1. 1 0.4406 0.5376 0.5376 2. 2 0.0403 0.2537 0.4120 3. 3 0.0000 0.0080 0.0304 4. 4 0.0000 0.0000 0.0013 Indek parsial = 0.4809 0.7993 0.9813 Sumber: Hasil analisis

## Modifikasi Pergeseran Sekat Melintang
Karena zona 2 dan zona 8 tidak memenuhi, maka perlu dilakukan modifikasi melalui pergeseran sekat. Hal ini dilakukan untuk memperpendek jarak antar sekat  dan  memperkecil  volume  bocor,  gambar  3. menunjukkan  hasil  modifikasi,  dimana  panjang kebocoran  (floodable  length)  seluruh zona  lebih besar daripada panjang kompartemen.
Untuk metode probabilistik, terdapat kenaikan nilai indek penyekatan A karena adanya penambahan kontribusi  dari  zona  2  dan  8.  Perhitungan  hasil modifikasi ditampilkan pada tabel 6 dan tabel 7.

## Variasi Ukuran Utama
Variasi rasio L/B dan B/T dilakukan dengan nilai displasemen  dan  koefisien  blok  konstan. Adapun variasi rasio yaitu -8% sampai dengan +8% dengan interval  2%.  Rentang  variasi  akan memberikan informasi yang jelas terhadap tren grafik indek A dan R  akibat  perubahan  ukuran utama.  Nilai  ukuran utama yang baru dihitung menggunakan rumus:
Dimana  V  =  displasemen  desain  awal  (49576.22 Ton);  CB  =  Koefisien  blok  desain  awal  (0.777).
Selanjutnya  skala  desain  sesuai  tabel  8. dilakukan di software hydromax dengan posisi tinggi geladak utama tetap.
Dengan variasi rasio L/B nilai indek R berubah seiring dengan perubahan panjang penyekatan (Ls). Nilai indek A mengalami perubahan akibat perubahan nilai sarat dan lebar badan FPSO. Pada modifikasi
..........................(4) 0.7083 2 0 4 0 4 0 1     A . A . A . A P S
Gambar 4. Pengaruh variasi L/B terhadap indek penyekatan
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 -8% -6% -4% -2%
0% 2% 4% 6% 8% As Ap Al A R Tabel 6. Indek penyekatan setelah modifikasi pergeseran sekat No. Jumlah zona kebocoran A s A p A l 1. 1 0.5264 0.5339 0.5339 2. 2 0.0986 0.2581 0.4189 3. 3 0.0000 0.0065 0.0324 4. 4 0.0000 0.0000 0.0002 Indek Parsial = 0.6250 0.7985 0.9855 Sumber: Hasil analisis .......................(5) 0.7665 2 0 4 0 4 0 1    
A . A . A . A P S
Tabel  7.
Indek penyekatan tiap zona setelah modifikasi pergeseran sekat
No. Zona p i s i p i x s i A 1 1 0.0407 1.0000 0.0407 0.0407 2 2 0.0749 1.0000 0.0749 0.1155 3 3 0.0679 0.8888 0.0604 0.1759 4 4 0.0603 1.0000 0.0603 0.2361 5 5 0.0642 1.0000 0.0642 0.3003 6 6 0.0603 1.0000 0.0603 0.3606 7 7 0.0603 1.0000 0.0603 0.4208 8 8 0.0605 1.0000 0.0605 0.4813 9 9 0.0450 1.0000 0.0450 0.5264 10 1-zona kebocoran : 0.5264 11 1+2 0.0506 0.9633 0.0487 0.5751 12 8+9 0.0499 1.0000 0.0499 0.6250 13 2-zona kebocoran : 0.0986 14 Tota Indek dicapai (A s ) : 0.6250 15 Indek dipersyaratkan (R) : 0.6094 Sumber: Hasil analisis Tabel 8. Variasi ukuran utama Initial Design Ratio L (m) B (m) T (m) L/B = 5.281 169 32 11.247 B/T = 2.845 A1 L/B+2% = 5.387 171.25 31.79 11.173 A2 L/B+4% = 5.493 173.48 31.58 11.101 A3 L/B+6% = 5.598 175.69 31.38 11.031 A4 L/B+8% = 5.704 177.90 31.19 10.962 B1 L/B-2% = 5.176 166.74 32.22 11.323 B2 L/B-4% = 5.070 164.46 32.44 11.401 B3 L/B-6% = 4.964 162.17 32.67 11.481 B4 L/B-8% = 4.859 159.86 32.90 11.564 C1 B/T+2% = 2.902 170.12 32.21 11.099 C2 B/T+4% = 2.959 171.22 32.42 10.957 C3 B/T+6% = 3.016 172.31 32.63 10.818 C4 B/T+8% = 3.073 173.39 32.83 10.684 D1 B/T-2% = 2.788 167.87 31.79 11.400 D2 B/T-4% = 2.731 166.72 31.57 11.557 D3 B/T-6% = 2.674 165.55 31.35 11.721 D4 B/T-8% = 2.618 164.37 31.12 11.890 Sumber: Hasil olah data
Sehingga nilai rata-rata indek A :
Gambar 3: Kurva panjang kebocoran setelah modifikasi pergeseran sekat
desain A1  sampai  dengan A4  lebar  badan  FPSO semakin  mengecil  sehingga stabilitas  semakin menurun dan pada desain B1 sampai dengan B4 nilai sarat  semakin  besar sehingga freeboard semakin kecil.
Dari  hasil  perhitungan  pada  gambar  4. menunjukkan bahwa nilai indek A seluruh rasio lebih besar dari indek yang dipersyaratkan R, dimana nilai
indek A terbesar yaitu pada desain B1 dengan variasi L/B  sebesar  -2%.
Pada variasi B/T sesuai gambar 5. memiliki tren grafik yang sama dengan tren grafik indek R, dimana nilai indek A semakin besar seiring dengan semakin besar rasio B/T. Hal ini diakibatkan semakin besar
lebar  badan  FPSO  maka  stabilitas  (GM)  semakin baik dan nilai sarat berkurang akibat penurunan tinggi freeboard, hal ini menyebabkan penurunan margin kebocoran.
Gambar 5. Pengaruh variasi B/T terhadap indek penyekatan 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 -8% -6% -4% -2%
0% 2% 4% 6% 8% As Ap Al A R

## KESIMPULAN
Perhitungan floodable length pada desain awal FPSO  menunjukkan  bahwa  zona  2  dan  8  tidak memenuhi,  sehingga  perlu  dilakukan  modifikasi pergeseran  sekat.  Modifikasi  dilakukan  dengan memperkecil  jarak  antar  sekat  pada  zona  2  dan  8 untuk  memenuhi  ketentuan floodable  length  dan memperbesar nilai indek penyekatan A.
Pada semua desain menunjukkan nilai indek A lebih besar daripada indek R. Dimana variasi rasio L/B terhadap perubahan nilai indek A tidak terlalu signifikan. Adapun  kurva  indek A  semakin besar akibat kenaikan rasio B/T sehingga langkah ini yang memungkinkan  penambahan  indek  A secara signifikan.
Margin yang besar antara indek A dan R akan memberikan peluang bagi peningkatan aspek yang lain  (selain  aspek damage  stability),  dengan ketentuan nilai indek A masih lebih besar dari indek R. Sementara itu margin yang kecil antara indek A dan R akan berdampak pada biaya yang mahal pada proses perbaikan atau modifikasi khususnya terhadap bangunan sudah jadi.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan  kepada  segenap manajemen  dan  direksi  PT.  Biro  Klasifikasi Indonesia (Persero) atas bantuan dan dukungannya baik secara moril dan  materiil  sehingga penelitian  ini  dapat  terlaksana dengan baik dan lancar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Biro Klasifikasi Indonesia (2012): BKI Ship Register 2012, BKI Jakarta.Hydromax. 2012. User Manual, Jakarta;
[2] International Maritime Organization (2009): SOLAS Consolidated Edition 2009, London;
[3] Leick, R. (2000): Conversion and New Build. FPSO Workshop Proceedings Presentations. 8 June 2000.
[4] MSC Circular 1226 (2007): Interim Explanatory Notes to the SOLAS Chapter II-1 Subdivision and Damage Stability Regulations, IMO, London;
[5] Nickum,  G.  C.  (1988):  Subdivision  and  Damage Stability.  Principle  of  Naval Architecture  Second Revision. E. V. Lewis. Jersey City, SNAME. 1.
[6] Photturst, R. (2003): Tanker Conversion to FPSO’s. OGP Marine Risks Workshop Proceedings.
[7] Rawson, K.J. dan Tupper, E.C. (2001): Basic Ship Theory,  Fifth  Edition  Volume  1,  Butterworth- Heinemann.
[8] Semyonov-Tyan-Shansky.  V  (1963):  Statics  and Dynamics of the Ship, Peace Publishers, Moscow.
[9] Shimamura, Y. (2002): FPSO/FSO: State of the art. Journal of Marine Science and Technology. Tokyo.