Makalah Individu

Pengantar Falsafah Sains (PPS702)

Program Pascasarjana / S3

Institut Pertanian Bogor

November 2003

Dosen:

Prof. Dr. Ir. Rudy C. Tarumingkeng (penanggung jawab)

Prof. Dr. Ir. Zahrial Coto

Analisis Gerakan Coupled Heaving-Pitching Kapal Purse Seine Terhadap Gelombang Reguler Head Seas

Oleh:

Eddi Husni

C561030091/TKL[1]

E-mail: eddi_husni@yahoo.com

ABSTRAK

Efektivitas pengoperasian kapal penangkap ikan di laut pada dasarnya sangat dipengaruhi oleh kemampuan kapal untuk tetap selamat (seaworthiness) dan karakteristik yang menekankan pada respon kapal terhadap kondisi operasional di laut (seakindliness), kedua hal tersebut merupakan kriteria utama yang harus dipenuhi oleh suatu kapal, yang berkaitan erat dengan karakteristik gerakan kapal.

Dalam penelitian ini secara khusus dianalisis gerakan coupled heaving-pitching di gelombang reguler head seas dengan sudut encounter 180^o. Untuk itu penelitian ini bertujuan (1) menganalisa besarnya amplitudo dan frekuensi gerakan coupled heaving-pitching kapal purse seine pada gelombang reguler head seas (2) Menganalisa gerakan coupled heaving-pitching pada gelombang reguler head seas.

Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Kapal Perikanan dan Sistem Navigasi, Jurusan Pemamfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor (IPB). Pelaksanaan penelitian kurang lebih enam bulan, yaitu mulai bulan Maret 2002 hingga September 2002.

Data-data hasil pengukuran dilapangan dianalisis secara numerik dan besarnya tinggi gelombang adalah 3m dalam kondisi full capacity selama 600 detik. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa berdasarkan rasio dimensi utama kapal purse seine (L/B, L/D dan B/D) dan parameter hidrostatis menunjukkan bahwa kapal purse seine yang diteliti memiliki kemampuan laju kapal, kekuatan memanjang, turning ability dan propulsive ability yang cukup baik.

Dari perhitungan secara teoritis diperoleh, (1) Gerakan coupled heaving-pitching dapat menurunkan besarnya amplitudo gerakan heaving dan sudut pitching jika dibandingkan dengan gerakan uncoupled. (2) Gerakan coupled heaving-pitching lebih nyaman daripada gerakan uncoupled heaving-pitching bagi operasional di atas kapal dan menjamin keselamatan serta konstruksi kapal selama berada dilaut, (3) Sudut pitching pada gerakan coupled heaving-pitching dengan kecepatan kapal 3,090 m/det pada gelombang reguler head seas akan selalu mengikuti pola gerakan gelombang, sedangkan gerakan heaving akan bervariasi pada pola gerakan gelombang yang terjadi.

1. PENDAHULUAN

Perairan Aceh berhubungan langsung dengan Samudera Hindia yang berada di bagian sebelah barat Sumatera dan mempunyai potensi sumberdaya perikanan yang cukup besar. Luas perairan laut Aceh adalah 56.563 km², yang terdiri dari laut teritorial seluas 23,563 km² dan perairan ZEE seluas 33.000 km².

Rata-rata kapal yang digunakan para nelayan untuk menangkap ikan di perairan Aceh adalah jenis kapal purse seine dengan panjang 25 m, draft 1,8 m dan lebar 6 m. Mesin yang digunakan juga bervariasi mulai dari 105 hingga 320 PK. Kecepatan rata-rata kapal adalah 3,090 m/det (6 knot = 6,90 mil/jam) yang merupakan kecepatan pada saat berlayar. Dari jumlah jenis kapal ikan yang digunakan menunjukkan bahwa jenis alat tangkap purse seine termasuk ke dalam alat tangkap yang produktif.

Keadaan perairan Aceh cukup beragam, hal ini disebabkan karena dipengaruhi oleh arus maupun gelombang laut Samudera Hindia dengan rata-rata tinggi gelombang pada musim timur adalah 3 m dan panjang gelombang adalah 28 m. Jika ditinjau dari pengaruh yang ditimbulkan, maka kapal purse seine yang dioperasikan di daerah tersebut harus memiliki efektivitas pengoperasian yang cukup baik dari segi kenyamanan dan keamanan nelayan selama berada di atas kapal serta cukup kuat untuk bertahan terhadap pengaruh eksternal terutama gelombang laut pada saat cuaca buruk sekalipun.

Salah satu bentuk gerakan yang terjadi dan jelas terlihat oleh adanya pengaruh faktor eksternal (gelombang head seas) adalah gerakan coupled heaving-pitching. Gerakan yang terjadi pada gelombang ini akan menghasilkan amplitudo heaving dan sudut pitching terbesar. Gerakan coupled heaving-pitching merupakan perpaduan (coupled) antara gerakan translasi dan rotasi. Dimana gerakan heaving merupakan bagian dari tiga gerakan translasi yaitu surging, swaying dan heaving dan gerakan pitching merupakan bagian dari tiga gerakan rotasi yaitu rolling, pitching dan yawing. Kesemua gerakan tersebut merupakan enam gerakan derajat bebas berdasarkan sumbu simetri (x, y dan z). Gerakan heaving dan pitching apabila terjadi dengan amplitudo dan sudut yang besar, dapat mempengaruhi kemampuan operasional di atas kapal serta keselamatan kapal. Bahkan, apabila hempasan badan kapal di bagian haluan terhadap permukaan air sangat kuat dan terjadi dengan frekuensi yang besar akibat terjadinya pitching, maka akan berpengaruh buruk terhadap kekuatan konstruksi kapal.

Gerakan coupled heaving-pitching merupakan salah satu element yang terpenting yang sangat menentukan unjuk kerja (seakeeping) kapal di laut. Tingkat efektivitas kapal baik dalam jangka pendek maupun panjang dapat dilihat dari kualitas seakeeping kapal sebagai indikasi teknik pengoperasian. Sejauh ini galangan kapal-kapal tradisional hanya membuat kapal dengan teknik dan bentuk yang secara turun temurun dilakukan tanpa adanya pengujian terhadap kapal yang dibuat dengan suatu model pengujian kapal. Hal ini disebabkan karena ilmu pengetahuan secara teoritis tidak diperoleh, tidak memiliki sarana pengujian untuk model kapal serta memakan biaya yang besar, sehingga hal semacam itu tidak terfikirkan oleh mereka. Pada kenyataannya dengan segala kelebihan maupun kekurangan dari desain kapal yang dihasilkan, kapal-kapal kayu penangkap ikan ini tetap dapat beroperasi sampai sekarang.

Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisa nilai amplitudo dan frekuensi gerakan coupled heaving-pitching kapal purse seine pada gelombang reguler head seas, yang terjadi sebagai akibat dari tinggi gelombang dengan muatan kapal pada kecepatan kapal sebesar 3,090 m/det (6 knot).

2. METODOLOGI

2.1 Waktu dan Tempat

2.2 Bahan

Data kapal purse seine dan data karakteristik gelombang adalah data yang digunakan dalam penelitian ini. Data kapal merupakan data primer yang diperoleh dari hasil pengukuran di lapangan pada kapal purse seine yang umum dioperasikan di perairan Aceh seperti yang ditunjukkan pada Tabel.

Tabel 1. Data Primer Kapal Purse Seine

Dimensi

Kapal Purse Seine

Nilai

Keterangan

10.

11.

12.

13.

L_OA (m)

Lpp (m)

L_WL2 (m)

L_WL4 (m)

L_WL6 (m)

B (m)

B_WL2 (m)

B_WL4 (m)

B_WL6 (m)

D (m)

d_WL2 (m)

d_WL4 (m)

d_WL6(m)

L_WL6/B_WL6

L_WL6/D_WL6

B_WL6/d_WL6

Kecepatan (m/det)

25,00

20,50

3,4

4,6

5,2

2,6

0,6

1,2

1,8

3,667

8,461

3,333

3,090

Panjang keseluruhan kapal

Panjang antara Fp dan Ap

Panjang pada garis air kedua (muatan kosong)

Panjang pada garis air keempat (muatan sedang)

Panjang pada garis air keenam (muatan penuh)

Lebar pada deck

Lebar kapal pada garis air kedua

Lebar kapal pada garis air keempat

Lebar kapal pada garis air keenam

Draught

Draft kapal pada garis air kedua

Draft kapal pada garis air keempat

Draft kapal pada garis air keenam

Perbandingan panjang dan lebar pada garis air keenam

Perbandingan panjang dan Draught pada garis air keenam

Perbandingan lebar dan draft pada garis air keenam

Kecepatan berlayar kapal purse seine

2.3 Metode Simulasi

Dalam metode simulasi dengan menggunakan analisis numerik, karakteristik gelombang yang digunakan adalah gelombang reguler head seas yang merupakan gelombang sinusoidal. Panjang gelombang reguler yang digunakan adalah 28 m dengan tinggi gelombang 3 m. Metode tersebut dimaksudkan untuk memprediksikan frekuensi dan amplitudo gerakan coupled heaving-pitching dalam kondisi full capacity selama 600 detik.

Koefisien added mass, koefisien damping, restoring force, added mass moment, damping moment dan restoring moment ditentukan dengan menggunakan metoda Lewis Form (berdasarkan teori Strip) secara teoritis.

2.4 Analisis Data

Data-data tersebut diolah secara teoritis dengan menggunakan formula perhitungan seakeeping kapal. Perhitungan yang selalu berhubungan dengan luasan suatu bidang baik pada heaving, pitching maupun kopelnya dapat menggunakan metode integral Simpson yang mempermudah dalam perhitungan yaitu :

......... (1)

dimana s merupakan selisih antara satu titik dengan titik lainnya pada suatu luasan (jarak ordinat), å Produk adalah jumlah hasil perhitungan dari titik ke titik lainnya pada suatu luasan dengan menggunakan multiplier individu dari aturan Simpson yaitu 1,4,2,4,2,4,…,2,4,1 (Rawson dan Tupper, 1994).

Untuk menganalisa dan menyelesaikan permasalahan untuk amplitudo dan frekuensi coupled heaving-pitching dengan menggunakan teori Strip untuk keduanya yaitu dengan menganalisa koordinat system, gerakan gelombang, heaving, dan pitching seperti yang ditunjukkan pada persamaan (2) dan (3).

....... (2)

... (3)

Dimana m = massa kapal, a_z = added mass, A_yy= added mass moment, I_yy = momen inersia, = koefisien damping moment, = koefisien restoring moment, e = phase angle, tiga elemen pengkopel untuk heaving (= pengkopel displasemen, = pengkopel damping force dan = pengkopel restoring force), tiga elemen pengkopel untuk pitching ( = pengkopel displasemen, = pengkopel damping moment, = pengkopel restoring moment), Fo = amplitudo gaya eksternal, Mo = momen eksternal dan w_e = frekuensi encounter.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Dimensi Utama Kapal

Dari hasil perhitungan rasio dimensi utama yang terdiri dari L/B, L/D dan B/D diperoleh nilai-nilai seperti yang disajikan pada Tabel 2. Dari hasil tersebut terlihat bahwa bahwa kapal purse seine di Aceh dari segi dimensi utama telah sesuai peruntukkannya sebagai kapal purse seine dengan katagori yang memiliki kemampuan bergerak dengan kecepatan yang cukup tinggi, memiliki kekuatan memanjang disepanjang badan kapal yang cukup baik serta memiliki stabilitas dan turning ability yang cukup baik.

Tabel 2. Rasio Dimensi Utama Kapal Purse Seine yang diteliti

Dimensi Utama	Nilai Acuan	*Purse Seine* yang diteliti
L/B	< 4,30^*)	3,666
L/D	< 11,00^*)	8,461
B/d	> 2,15^*)	3,333

3.2 Parameter Hidrostatis

Berdasarkan Tabel 3, terlihat bahwa nilai coefficient of fineness (Cb, Cp, Cw dan C_Ä) telah sesuai dengan acuan. Hal ini menunjukkan bahwa kapal purse seine yang diteliti memiliki ruang kerja yang cukup luas serta tempat penyimpanan ikan (palkah) yang mencukupi serta kemudahan dalam pengaturan barang di atas kapal secara horizontal.

Tabel 3. Coefficient of fineness kapal purse seine yang diteliti

Parameter	Nilai Acuan	Purse Seine yang diteliti
Cb	0,57 – 0,68	0,612
Cp	0,67 – 0,75	0,670
C_Ä	0,91 – 0,95	0,912
Cw	0,76 – 0,92	0,847

3.3 Gerakan Coupled Heaving-Pitching

Pada Gambar 1 menunjukkan hasil dari gerakan coupled heaving-pitching yang terjadi pada tinggi gelombang 3m dalam kondisi full capacity, dimana terjadinya variasi gerakan gabungan antara gerakan heaving dan pitching pada saat gelombang meninggalkan puncak gelombang menuju ke lembah gelombang. Gerakan pitching akan mengalami derajad terbesar pada saat gelombang berada pada puncaknya yaitu sebesar 6,565 deg begitupula sebaliknya jika gelombang berada pada lembah gelombang. Dari grafik tersebut dapat dikatakan bahwa gerakan pitching akan selalu mengikuti gerakan gelombang. Selanjutnya pada gerakan heaving maksimum akan terjadi pada saat gelombang menuju puncak gelombang atau dengan kata lain gerakan heaving ini akan terjadi setelah gelombang mengakibatkan gerakan pitching terjadi. Pada grafik terlihat gerakan heaving maksimum dan minimum sebesar 0,468 m dan – 0,468 m. Gerakan gabungan tersebut akan memiliki selisih waktu terjadinya gerakan sebesar 0,9 det sepanjang periode gelombang (T) selama 3,2 det. Hal ini menunjukkan bahwa durasi dari kedua gerakan tersebut tergolong ke dalam durasi cepat pada tinggi gelombang 3 m.

4. Kesimpulan dan Rekomendasi

4.1 Kesimpulan

1. Perbandingan dimensi utama kapal (B/D, L/D, L/B) dan parameter hidrostatis menunjukkan bahwa kapal purse seine yang diteliti telah sesuai dengan nilai acuan. Sehingga secara teoritis dapat dikatakan bahwa kapal purse seine Aceh yang dijadikan objek dalam penelitian ini memiliki kekuatan memanjang kapal, stabilitas kapal, turning ability dan propulsive ability yang cukup baik.

2. Sudut pitching pada gerakan coupled heaving-pitching dengan kecepatan kapal 3,090 m/det pada gelombang reguler head seas akan selalu mengikuti pola gerakan gelombang, sedangkan gerakan heaving akan bervariasi pada pola gerakan gelombang yang terjadi.

3. Tinggi gelombang reguler head seas selama 600 detik tidak merubah pola gerakan, tetapi merubah besarnya amplitudo heaving, sudut pitching dan beda fase yang dihasilkan.

4. Tinggi gelombang reguler head seas sebesar 3m merupakan tinggi gelombang yang menghasilkan amplitudo heaving dan sudut pitching yang terbesar dan berbahaya bagi kapal itu sendiri jika penanganan yang salah oleh nahkoda terhadap pengambilan arah kapal terhadap gelombang.

5. Berdasarkan analisis yang dilakukan secara teoritis, bahwa kapal purse seine Aceh yang sebagai objek penelitian memiliki kenyamanan dan keamanan yang cukup baik.

4.2 Rekomendasi

1. Kesesuaian antara dimensi kapal dengan muatan kapal haruslah selalu dipertimbangkan guna menjaga kenyamanan dan keselamatan kapal pada saat beropersi di laut.

2. Diperlukannya penelitian lebih lanjut tentang gerakan kopel heaving dan pitching pada gelombang reguler head seas terhadap model kapal pada tangki percobaan (tank test) untuk memberikan validasi hasil yang diperoleh secara teoritis.

Keterangan

Parameter

Nilai Acuan

Purse Seine yang diteliti

Cb

0,57 – 0,68

0,612

Cp

0,67 – 0,75

0,670

CÄ

0,91 – 0,95

0,912

Cw

0,76 – 0,92

0,847

C_Ä