KONSTRUKSI DAN STABILITAS KAPAL

KONSTRUKSI DAN STABILITAS KAPAL

DISPLACEMENT

Berat kapal beserta seluruh isinya

LIGHT DISPLACEMENT

Berat kapal kosong, yaitu berat kapal yang terdiri dari badan kapal, mesin - mesin kapal, peralatan tetap kapal

LOADED DISPLACEMENT

Berat kapal secara keseluruhan pada saat kapal terbenam pada draft maksimum yang dipeorbolehkan

LOADED DISPLECEMENT  = LIGHT DISPLACEMENT + DWT

DEAD WEIGHT TONNAGE (DWT)

Kemampuan kapal untuk dapat dimuati beban, seperti muatan, air tawar, bahan bakar, perbekalan, minyak lumas, penumpang, awak kapal dan lainnya sampai pada draft tertentu dan pada cairan dengan density tertentu pula.

DWT = OPERATING LOAD + CARGO

Operating load yaitu berat dari sarana dan alat - alat untu mengoperasikan kapal dimana tanpa alat ini kapal tidak bisa berlayar

CARGO DWT

Kemampuan kapal untuk memuat sejumlah muatan sampai dengan draft maksimum yang diperbolehkan

DRAFT

Jarak tegak yang diukur dari lunas kapal sampai dengan bidang permukaan air

PLIMSOLL MARK

Sebuah tanda pada lambung kapal untuk membatasi draft maksimum sebuah kapal demi keamanan dan keselamatan kapal sesuai dengan daerah / musim dimana kapal tersebut berlayar

1. STABILITAS KAPAL

Stabilitas kapal

Keseimbangan dari kapal, merupakan sifat atau kecenderungan dari sebuah kapal untuk kembali kepada kedudukan semula setelah mendapat senget (kemiringan) yang disebabkan gaya - gaya dari luar (Rubianto, 1996)

Secara umum hal-hal yang mempengaruhi keseimbangan kapal dapat dikelompokkan kedalam:
a. Faktor internal yaitu tata letak barang/cargo, bentuk ukuran kapal, kebocoran karena kandas /tubrukan
b. Faktor eksternal yaitu berupa angin, ombak, arus dan badai

Oleh karena itu maka stabilitas erat hubungannya dengan bentuk kapal, muatan, draft, dan ukuran dari nilai GM. Posisi M (Metasentrum) hampir tetap sesuai dengan style kapal, pusat buoyancy B (Bouyancy) digerakkan oleh draft sedangkan pusat gravitasi bervariasi posisinya tergantung pada muatan. Sedangkan titik M (Metasentrum) adalah tergantung dari bentuk kapal, hubungannya dengan bentuk kapal yaitu lebar dan tinggi kapal, bila lebar kapal melebar maka posisi M (Metasentrum) bertambah tinggi dan akan menambah pengaruh terhadap stabilitas.

Kaitannya dengan bentuk dan ukuran, maka dalam menghitung stabilitas kapal sangat tergantung dari beberapa ukuran pokok yang berkaitan dengan dimensi pokok kapal.
Ukuran-ukuran pokok yang menjadi dasar dari pengukuran kapal adalah panjang (length), lebar (breadth), tinggi (depth) serta sarat (draft).

Sedangkan untuk panjang di dalam pengukuran kapal dikenal beberapa istilah seperti LOA (Length Over All), LBP (Length Between Perpendicular) dan LWL (Length Water Line). 

Beberapa hal yang perlu diketahui sebelum melakukan perhitungan stabilitas kapal yaitu :

1. Berat benaman (isi kotor) atau displasemen adalah jumlah ton air yang dipindahkan oleh bagian kapal yang tenggelam dalam air.

2. Berat kapal kosong (Light Displacement) yaitu berat kapal kosong termasuk mesin dan alat-alat yang melekat pada kapal.

3. Operating Load (OL) yaitu berat dari sarana dan alat-alat untuk mengoperasikan kapal dimana tanpa alat ini kapal tidak dapat berlayar.

Displ = LD + OL + Muatan
DWT = OL + Muatan

Dilihat dari sifatnya, stabilitas atau keseimbangan kapal dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu satbilitas statis dan stabilitas dinamis. Stabilitas statis diperuntukkan bagi kapal dalam keadaan diam dan terdiri dari stabilitas melintang dan membujur.


Stabilitas melintang adalah kemampuan kapal untuk tegak sewaktu mengalami senget dalam arah melintang yang disebabkan oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya, sedangkan stabilitas membujur adalah kemampuan kapal untuk kembali ke kedudukan semula setelah mengalami senget dalam arah yang membujur oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya. 


Stabilitas melintang kapal dapat dibagi menjadi sudut senget kecil (00-150) dan sudut senget besar (>150). Akan tetapi untuk stabilitas awal pada umumnya diperhitungkan hanya hingga 150 dan pada pembahasan stabilitas melintang saja.

Sedangkan stabilitas dinamis diperuntukkan bagi kapal-kapal yang sedang oleng atau mengangguk ataupun saat menyenget besar. Pada umumnya kapal hanya menyenget kecil saja. Jadi senget yang besar, misalnya melebihi 200 bukanlah hal yang biasa dialami. Senget-senget besar ini disebabkan oleh beberapa keadaan umpamanya badai atau oleng besar ataupun gaya dari dalam antara lain GM yang negative. 


Dalam teori stabilitas dikenal juga istilah stabilitas awal yaitu stabilitas kapal pada senget kecil (antara 00–150). Stabilitas awal ditentukan oleh 3 buah titik yaitu titik berat (Center of gravity) atau biasa disebut titik G, titik apung (Center of buoyance) atau titik B dan titik meta sentris (Meta centris) atau titik M.

2. MACAM-MACAM KEADAAN STABILITAS

Pada prinsipnya keadaan stabilitas ada tiga yaitu Stabilitas Positif (stable equilibrium), stabilitas Netral (Neutral equilibrium) dan stabilitas Negatif (Unstable equilibrium).

(a). Stabilitas Positif (Stable Equlibrium)

Suatu keadaan dimana titik G-nya berada di bawah titik M, sehingga sebuah kapal yang memiliki stabilitas mantap sewaktu menyenget mesti memiliki kemampuan untuk menegak kembali.

(b). Stabilitas Netral (Neutral Equilibrium)

Suatu keadaan stabilitas dimana titik G-nya berhimpit dengan titik M. Maka momen penegak kapal yang memiliki stabilitas netral sama dengan nol, atau bahkan tidak memiliki kemampuan untuk menegak kembali sewaktu menyenget. Dengan kata lain bila kapal senget tidak ada MP maupun momen penerus sehingga kapal tetap miring pada sudut senget yang sama, penyebabnya adalah titik G terlalu tinggi dan berimpit dengan titik M karena terlalu banyak muatan di bagian atas kapal.

(c). Stabilitas Negatif (Unstable Equilibrium)

Suatu keadaan stabilitas dimana titik G-nya berada di atas titik M, sehingga sebuah kapal yang memiliki stabilitas negatif sewaktu menyenget tidak memiliki kemampuan untuk menegak kembali, bahkan sudut sengetnya akan bertambah besar, yang menyebabkan kapal akan bertambah miring lagi bahkan bisa menjadi terbalik. Atau suatu kondisi bila kapal miring karena gaya dari luar , maka timbullah sebuah momen yang dinamakan MOMEN PENERUS/Heiling moment sehingga kapal akan bertambah miring.

3. TITIK-TITIK PENTING DALAM STABILITAS

Menurut Hind (1967), titik-titik penting dalam stabilitas antara lain adalah titik berat (G), titik apung (B) dan titik M.

(a). Titik Berat (Centre of Gravity)
Titik berat (center of gravity) dikenal dengan titik G dari sebuah kapal, merupakan titik tangkap dari semua gaya-gaya yang menekan ke bawah terhadap kapal. Letak titik G ini di kapal dapat diketahui dengan meninjau semua pembagian bobot di kapal, makin banyak bobot yang diletakkan di bagian atas maka makin tinggilah letak titik Gnya.
Secara definisi titik berat (G) ialah titik tangkap dari semua gaya – gaya yang bekerja kebawah. Letak titik G pada kapal kosong ditentukan oleh hasil percobaan stabilitas. Perlu diketahui bahwa, letak titik G tergantung daripada pembagian berat dikapal. Jadi selama tidak ada berat yang di geser, titik G tidak akan berubah walaupun kapal oleng atau mengangguk.

(b). Titik Apung (Centre of Buoyance)
Titik apung (center of buoyance) diikenal dengan titik B dari sebuah kapal, merupakan titik tangkap dari resultan gaya-gaya yang menekan tegak ke atas dari bagian kapal yang terbenam dalam air. Titik tangkap B bukanlah merupakan suatu titik yang tetap, akan tetapi akan berpindah-pindah oleh adanya perubahan sarat dari kapal. Dalam stabilitas kapal, titik B inilah yang menyebabkan kapal mampu untuk tegak kembali setelah mengalami senget. Letak titik B tergantung dari besarnya senget kapal ( bila senget berubah maka letak titik B akan berubah / berpindah. Bila kapal menyenget titik B akan berpindah kesisi yang rendah.

(c). Titik Metasentris
Titik metasentris atau dikenal dengan titik M dari sebuah kapal, merupakan sebuah titik semu dari batas dimana titik G tidak boleh melewati di atasnya agar supaya kapal tetap mempunyai stabilitas yang positif (stabil). Meta artinya berubah-ubah, jadi titik metasentris dapat berubah letaknya dan tergantung dari besarnya sudut senget.
Apabila kapal senget pada sudut kecil (tidak lebih dari 150), maka titik apung B bergerak di sepanjang busur dimana titik M merupakan titik pusatnya di bidang tengah kapal (centre of line) dan pada sudut senget yang kecil ini perpindahan letak titik M masih sangat kecil, sehingga masih dapat dikatakan tetap.

Keterangan :

K = lunas (keel)
B = titik apung (buoyancy)
G = titik berat (gravity)
M = titik metasentris (metacentris)
d = sarat (draft)
D = dalam kapal (depth)
CL = Centre Line
WL = Water Line

4. DIMENSI POKOK DALAM STABILITAS KAPAL

(a). KM (Tinggi titik metasentris di atas lunas)

KM ialah jarak tegak dari lunas kapal sampai ke titik M, atau jumlah jarak dari lunas ke titik apung (KB) dan jarak titik apung ke metasentris (BM), sehingga KM dapat dicari dengan rumus :

KM = KB + BM

Diperoleh dari diagram metasentris atau hydrostatical curve bagi setiap sarat (draft) saat itu.

(b). KB (Tinggi Titik Apung dari Lunas)

Letak titik B di atas lunas bukanlah suatu titik yang tetap, akan tetapi berpindah-pindah oleh adanya perubahan sarat atau senget kapal., nilai KB dapat dicari :

Untuk kapal tipe plat bottom, KB = 0,50d
Untuk kapal tipe V bottom, KB = 0,67d
Untuk kapal tipe U bottom, KB = 0,53d

dimana d = draft kapal
Dari diagram metasentris atau lengkung hidrostatis, dimana nilai KB dapat dicari pada setiap sarat kapal saat itu (Wakidjo, 1972).

(c). BM (Jarak Titik Apung ke Metasentris)

BM dinamakan jari-jari metasentris atau metacentris radius karena bila kapal mengoleng dengan sudut-sudut yang kecil, maka lintasan pergerakan titik B merupakan sebagian busur lingkaran dimana M merupakan titik pusatnya dan BM sebagai jari-jarinya. Titik M masih bisa dianggap tetap karena sudut olengnya kecil (100-150).
Lebih lanjut dijelaskan :

BM = b2/10d , dimana : b = lebar kapal (m)
d = draft kapal (m)

(d). KG (Tinggi Titik Berat dari Lunas)

Nilai KB untuk kapal kosong diperoleh dari percobaan stabilitas (inclining experiment), selanjutnya KG dapat dihitung dengan menggunakan dalil momen. Nilai KG dengan dalil momen ini digunakan bila terjadi pemuatan atau pembongkaran di atas kapal dengan mengetahui letak titik berat suatu bobot di atas lunas yang disebut dengan vertical centre of gravity (VCG) lalu dikalikan dengan bobot muatan tersebut sehingga diperoleh momen bobot tersebut, selanjutnya jumlah momen-momen seluruh bobot di kapal dibagi dengan jumlah bobot menghasilkan nilai KG pada saat itu.

KG total = ? M
? W

dimana, ? M = Jumlah momen (ton)
? W = jumlah perkalian titik berat dengan bobot benda (m ton)

(e). GM (Tinggi Metasentris)

Tinggi metasentris atau metacentris high (GM) yaitu jarak tegak antara titik G dan titik M.

Dari rumus disebutkan :
GM = KM – KG
GM = (KB + BM) – KG

Nilai GM inilah yang menunjukkan keadaan stabilitas awal kapal atau keadaan stabilitas kapal selama pelayaran nanti

(f). Momen Penegak (Righting Moment) dan Lengan Penegak (Righting Arms)

Momen penegak adalah momen yang akan mengembalikan kapal ke kedudukan tegaknya setelah kapal miring karena gaya-gaya dari luar dan gaya-gaya tersebut tidak bekerja lagi.

Pada waktu kapal miring, maka titik B pindak ke B1, sehingga garis gaya berat bekerja ke bawah melalui G dan gaya keatas melalui B1 . Titik M merupakan busur dari gaya-gaya tersebut. Bila dari titik G ditarik garis tegak lurus ke B1M maka berhimpit dengan sebuah titik Z. Garis GZ inilah yang disebut dengan lengan penegak (righting arms). Seberapa besar kemampuan kapal tersebut untuk menegak kembali diperlukan momen penegak (righting moment). Pada waktu kapal dalam keadaan senget maka displasemennya tidak berubah, yang berubah hanyalah faktor dari momen penegaknya. Jadi artinya nilai GZ nyalah yang berubah karena nilai momen penegak sebanding dengan besar kecilnya nilai GZ, sehingga GZ dapat dipergunakan untuk menandai besar kecilnya stabilitas kapal.
Untuk menghitung nilai GZ sebagai berikut:

Sin ? = GZ/GM
GZ = GM x sinus ?
Moment penegak = W x GZ

(g). Periode Oleng (Rolling Period)

Periode oleng dapat kita gunakan untuk menilai ukuran stabilitas. Periode oleng berkaitan dengan tinggi metasentrik. Satu periode oleng lengkap adalah jangka waktu yang dibutuhkan mulai dari saat kapal tegak, miring ke kiri, tegak, miring ke kanan sampai kembali tegak kembali.
Wakidjo (1972), menggambarkan hubungan antara tinggi metasentrik (GM) dengan periode oleng adalah dengan rumus :

T = 0,75
?GM

dimana, T = periode oleng dalam detik
B = lebar kapal dalam meter
Yang dimaksud dengan periode oleng disini adalah periode oleng alami (natural rolling) yaitu olengan kapal air yang tenang.


(h). Pengaruh Permukaan Bebas (Free Surface Effect)

Permukaan bebas terjadi di dalam kapal bila terdapat suatu permukaan cairan yang bergerak dengan bebas, bila kapal mengoleng di laut dan cairan di dalam tangki bergerak-gerak akibatnya titik berat cairan tadi tidak lagi berada di tempatnya semula. Titik G dari cairan tadi kini berada di atas cairan tadi, gejala ini disebut dengan kenaikan semu titik berat, dengan demikian perlu adanya koreksi terhadap nilai GM yang kita perhitungkan dari kenaikan semu titik berat cairan tadi pada saat kapal mengoleng sehingga diperoleh nilai GM yang efektif.

Perhitungan untuk koreksi permukaan bebas dapat mempergunakan rumus:

gg1 = r . x l x b3
12 x 35 x W

dimana, gg1 = pergeseran tegak titik G ke G1
r = berat jenis di dalam tanki dibagi berat jenis cairan di luar kapal
l = panjang tangki
b = lebar tangki
W = displasemen kapal

CONTOH SOAL:

1. Kapal tiba dipelabuhan dengan displacement = 7500 ton , KG = 5,10 m, KM = 5,40 m, melakukan kegiatan dipelabuhan sebagai berikut :

1) Load = 3532,5 ton, KG = 4,82

2) Discharge = 1750 ton, KG = 3,56

3) Muat = 531 ton, KG = 1,6

4) Bongkar = 2500 ton, KG = 3,59

5) Load = 730,8 ton, KG = 1,6

Berapakah nilai GM setelah pemuatan...?

PEMBAHASAN NO ITEM W KG MOMENT 1 ∆ 7500 5,10 38250 2 LOAD 3532,5 4,82 17826,65 3 DISCHARGE 1750 3,56 6230 4 LOAD 531 1,6 849,6 5 DISCHARGE 2500 3,59 8975 6 LOAD 730,8 1,6 1109,28 ∑W = 8044,3 ∑M = 42090,33 KG’ =  ∑M    ∑W = 42090,33 8044,3 = 5,23 M G’M = KM – KG’ = 5,40 – 5,23 = 0,17 M

HIDROSTATIC CURVE

Pengertian Lengkung-Lengkung Hidrostatis. 

 Diagram carena atau sering juga disebut Hydrostatic  Curve adalah diagram yang terdiri dari beberapa lengkungan -lengkungan yang menjelaskan sifat-sifat dari badan kapal yang tercelup dalam air. Dengan demikian sifat-sifat dari badan kapal dapat diketahui dengan mempergunakan diagram karena.

Adapun penjelasan mengenai lengkung-lengkung hidrostatis tersebut adalah sbb;

Lengkung Titik Tekan Terhadap Keel (KB) 

KB adalah jarak titik tekan air kebagian bawah pelat lunas (keel) untuk setiap sarat kapal. Lengkung Metasentra Melintang (KM) 

Metasentra melintang adalah perpotongan garis kerja gaya tekan keatas pada saat kapal tegak dengan garis kerja gaya tekan keatas pada saat kapal mengalami keolengan.MK adalah jarak titik M terhadap keel. 

Lengkung Perubahan Ton Per 1 cm (Tpc) 

TPC menunjukkan besarnya jumlah ton yang diperlukan untuk mengadakan perubahan sarat sebesar satu cm.

Lengkung Momen Pengubah Trim 1cm (MTC)

        MTC menunjukkan besarnya momen untuk mengubah kedudukan kapal dengan trim sebesar 1cm pada setiap kondisi sarat kapal.

Longitudinal center of bouyancy to metacentra (LBM)

Longitudinal center of bouyancy to meta centra (LBM) adalah jarak titik tekan bouyancy secara memanjang terhadap titik metacentra.15.

Longitudinal of keel to metacentra (LKM)

Longitudinal of keel to metacentra (LKM) adalah letak metacentra memanjang terhadap lunas kapal untuk tiap-tiap sarat kapal.

Longitudinal Center of bouyancy (LCB).

LCB adalah jarak titik tekan bouyancy terhadap penampang tengah kapal untuk tiap-tiap sarat kapal.

Longitudinal Center Of Floatation

(LCF),LCF adalah jarak titk berat garis air terhadap penampang tengah kapal untuk tiap-tiap sarat kapal .

Tranverse of Keel to Metacenter (TKM)

TKM adalah letak metacentra melintang terhadap lunas kapal untuk tiap-tiap sarat kapal.