Teori Kapal

LANDASAN TEORI  

II.1 Pengertian

Teori bangunan kapal adalah suatu teori yang menguraikan hubungan-hubungan interaksi antara kapal dengan air. Jadi teori kapal ini membahas tentang sifat-sifat kapal di atas air, seperti keseimbangan, stabilitas, tanpa menghiraukan gerakan kapal itu sendiri.

II.2 Ukuran Utama Kapal

1. Panjang Kapal

 

• LOA (Length Over All) adalah panjang keseluruhan dari kapal yang diukur dari ujung buritan sampai ujung haluan.
• LBP (Length Between Perpendicular) adalah jarak antara garis tegak buritan dan garis tegak haluan yang diukur pada garis air muat.
• LWL (Length On The Waterline) adalah jarak garis muat, yang diukur dari titik potong dengan linggi haluan sampai titik potong dengan linggi buritan diukur pada bagian luar linggi depan dan linggi belakang

 

1. Lebar Kapal

• BWL (Breadth At The Waterline) adalah lebar terbesar kapal yang diukur pada garis air muat.
• B (Breadth) adalah jarak mendatar gading tengah kapal yang diukur pada bagian luar gading.

1. Tinggi Geladak (H)

H adalah jarak tegak dari garis dasar sampai garis geladak yang terendah.  

1. Sarat Air (T)

T (draught) adalah jarak tegak dari garis dasar sampai pada garis air muat. II.3 Koefesien Bentuk Kapal

1. Koefisien Garis Air (C_wl)

C_wl adalah rasio antara luas bidang garis air muat dengan luas segiempat yang berukuran (L x B). C_wl = Dimana :    Awl  = Luas garis air. Lwl   = Panjang garis air. B      = Lebar kapal.  

1. Koefisien Midship (C_m)

C_m adalah rasio antara luas midship dengan segiempat yang berukuran (B x T). C_m = Dimana :    Am   = Luas midship B      = Lebar kapal T       = Sarat kapaL B. Koefisien Blok (C_b) C_b adalah rasio antara volume kapal dengan volume kotak yang berukuran B x T x L. Cb = Dimana :    V      = Volume kapal L       = Panjang garis air B      = Lebar kapal T       = Sarat kapal  

1. Koefisien Prismatik Horizontal (C_ph)

C_ph adalah rasio antara volume kapal dengan sebuah prisma yang berpenampang (A_m x L). C_ph    = Dimana :    Am   = Luas midship     Cb    = Koefesien blok Cm   = Koefesien Midship L       = Panjang garis air B      = Lebar kapal T       = Sarat kapal  

1. Koefisien Prismatik Vertikal (C_pv)

C_pv adalah rasio antara volume kapal dengan sebuah prisma (A_wl x T). Dimana :    Awl  = Luas garis air Cb    = Koefesien blok Cw   = Koefesien waterline V      = Volume kapal L       = Panjang garis air B      = Lebar kapal T       = Sarat kapal II.4 Carena, Displasmen, dan Sectional Area Curve (SAC)

A. Carena

Carena adalah bentuk badan kapal yang ada di bawah permukaan air dengan catatan bahwa tebal kulit, tebal lunas sayap, tebal daun kemudi, propeller, dan lain-lain perlengkapan kapal yang terendam di bawah permukaan air (tidak termasuk kulit) dapat dirumuskan sebagai berikut : V = L x B x T x Cb Dimana :    V      = isi carena = volume badan kapal yang tercelup di air (m³) L       = panjang kapal B      = lebar kapal T       = sarat kapal Cb    = koefisien blok  

1. Displasmen ()

Displasmen adalah berat zat cair yang didesak atau yang dipindahkan oleh badan kapal secara keseluruhan dan dapat dirumuskan sebagai berikut :       = L.B.T.Cb.C. g          = V x c x g Dimana :    g    = berat jenis air laut = 1,025 ton/m³ c       = koefisien tambahan berat baja (1,00675 – 1,0075)  

1. SAC (Sectional Area Curve)

SAC adalah curva yang menggambarkan luasan gading-gading untuk masing-masing section. Pada dasarnya sectional itu adalah sebuah gading semu dari kurva SAC ini dapat dilihat dari banyaknya gading semu yang bentuk dan luasannya semu. Fungsi dari SAC adalah untuk mengetahui bentuk dan luasan gading, juga digunakan untuk menghitung volume kapal, luasan garis air melalui cara simpson dan cara lain dengan koreksi maksimal 0,05%   II.5 Rencana Garis Air (Lines Plan) Lines plan atau rencana garis adalah langkah selanjutnya dalam proses merancang suatu kapal dengan berdasar pada data kapal yang diperoleh dari perancangan. Adapun tujuan dari pembuatan lines plan atau rencana garis adalah untuk mengetahui bentuk badan kapal terutama yang berada di bawah garis air. Selain rencana garis pada bagian ini juga digambarkan carena yang tujuannya untuk mengetahui bentuk badan kapal yakni karakteristik dari badan kapal terutama yang berada di bawah garis air, dimana penggambaran ini dilakukan atas dasar garis air yang telah dibuat. Penggambaran rencana garis dibuat dalam dua dimensi sehingga untuk memperhatikan semua bentuk dari badan kapal secara tiga dimensi, maka pada penggambaran dibagi atas tiga bagian yaitu :

1. Half breadth plan

Half breadth plan atau rencana dari setengah lebar bagian yang ditinjau dari kapal, ini diperoleh jika kapal dipotong kearah mendatar sepanjang badan kapal, dan gambar ini akan memperlihatkan bentuk garis air untuk setiap kenaikan dari dasar (terutama kenaikan setiap sarat). Pada bagian ini lebar kapal hanya digambar setengah dari lebar yang sebenarnya pada setiap bagian pemotongan, karena bagian setengahnya dianggap simetris dengan bagian yang lain. Pada bagain ini digambarkan atau diperlihatkan garis bentuk dari geladak utama, bangunan atas dan pagar.

2. Sheer plan

Sheer plan merupakan penampakan bentuk kapal jika kapal dipotong kearah tegak sepanjang badan kapal. Pada kurva ini diperlihatkan bentuk haluan dan buritan kapal, kanaikan deck dan pagar. Garis tegak yang memotong kapal dapat diketahui apakah garis air yang direncanakan sudah cukup baik atau tidak.

3. Body plan

Body plan merupakan bagian dari rencana garis yang mempelihatkan bentuk kapal jika kapal dipotong tegak melintang. Dari gambar terlihat kelengkungan gading-gading (section-section). Kurva ini digambar satu sisi yang biasanya sisi kiri dari kapal tersebut. Bagian belakang dari midship digambar di sisi kiri dari center line, bagian depan di sebelah kanan Perencanaan garis dimulai dengan deskripsi analog, yang diumpamakan bentuk dasar dari sebuah kapal di tempatkan pada sebuah balok khayal. Dasar-dasar atau sisi balok tersebut hampir menyentuh permukaan kapal. Dasar dari balok ini digunakan sebagai garis acuan (base line). Sekarang jika bentuk khayal yang sejajar dengan base line melalui badan kapal dengan persegi empat diletakkan dalam interval-interval yang vertikal, hal ini dikenal dengan garis air (waterline). Pada umumnya garis air diletakkan pada setiap satu atau dua feet dan dinomori dari lunas atau garis dasar. Pada rencana garis air ini diperoleh dari pembagian sarat kapal menjadi 6 (enam) bagian yang sama. Sekarang bentuk khayal yang memotong melalui badan kapal sejajar dengan ujung kotak dan memotong badan kapal seperti memotong roti. Perpotongan ini disebut penampang (section). Penampang-penampang tersebut diletakkan pada interval-interval yang sama, lokasi tersebut dikenal dengan nama section dan dinomori dari belakang kedepan. Section yang paling belakang dan tempatnya pada garis tegak buritan disebut section AP (0) dan yang paling ujung depan dan letaknya pada garis tegak haluan disebut FP. Jumlah section pada setiap penggambaran sangat beragam dan semakin banyak section semakin baik, namun pada tugas ini jumlah section yang digunakan hanya 20 section. Jarak interval section diperoleh dengan membagi panjang garis tegak dengan 20. Bentuk rencana selanjutnya ditunjukkan pada kontrol rencana simetris kapal. Sebuah rencana memanjang membagi dua kapal secara vertikal, bagian ini harus berisi bentuk vertikal kapal, termasuk haluan dan buritan, bentuk lunas menunjukkan kemudian dan luasan sisa demikian juga dengan geladak utama yang berada di tengah kapal. Bagian patokan yang diletakkan sejajar dengan centre line dengan memotong badan kapal secara memanjang disebut buttock line. Interval patokan buttock line terserah pada keinginan dari perancang yang selanjutnya digunakan untuk menguji kebenaran suatu rencana garis adalah diagonal (sent).   II.6 Proses Penggambaran Lines Plan Untuk dapat menggambarkan rencana garis ini terlebih dahulu data-data perencanaan seperti ukuran-ukuran utama serta koefisien-koefisien sudah diketahui. Dari ukuran tersebut dengan bantuan diagram atau kapal-kapal rencana garis pembanding dapat diketahui luasan dari setiap section. Dari luasan section dapat diketahui volume badan kapal yang tenggelam yang mempunyai nilai yang hampir sama dengan nilai volume yang diperoleh dari perancangan. Langkah selanjutnya adalah menggambar luasan-luasan tersebut yang kemudian dikenal dengan body plan (section-section). Setelah gading-gading ini digambar kemudian diproyeksikan ke garis air (half breadth). Setelah langkah ini terbentuk maka selanjutnya adalah memproyeksikan garis air dengan body plan ke sheer plan untuk mendapatkan garis buttock. Kontrol terakhir pada rencana garis ini adalah garis diagonal (sent) dimana jika garis ini menunjukkan keselarasan maka secara keseluruhan dapat dikatakan bahwa garis air tersebut cukup baik.   II.7 Diagram Carena Setelah rencana garis air telah dibuat maka diagram carena dapat dibuat atau digambarkan, karena data-data yang diperlukan dalam penggambaran diagram carena diperoleh dari rencana garis yang sudah baik. Diagram carena atau sering juga disebut Hyrostatic Curve adalah diagram yang terdiri dari beberapa lengkungan-lengkungan yang menjelaskan sifat-sifat dari badan kapal yang tercelup kedalam air. Derngan demikian sifat-sifat dari badan kapal dapat diketahui dengan mempergunakan diagram carena. Adapun kurva-kurva yang digambarkan pada diagram carena adalah sebagai berikut :

1. Koefisien bentuk kapal
2. Titik berat garis air terhadap midship (OF) atau (a)

Diagram ini menunjukkan letak titik berat garis air untuk tiap-tiap garis air.

3. OB atau (a’)

Adalah letak titik tekan terhadap penampang tengah kapal untuk tiap-tiap sarat.

4. KB atau FK

Adalah letak titik tekan terhadap garis dasar (keel) untuk tiap-tiap sarat.

5. Bs (Letak titik tekan sebenarnya)

Adalah merupakan gulungan dari lengkungan titik tekan terhadap keel (KB) dengan titik tekan terhadap penampang tengah kapal (OB)

6. Awl (Luasan garis air)

Adalah merupakan lengkungan dari luasan garis air untuk tiap-tiap sarat.

7. Lengkungan volume carena, displasmen air tawar, dan displasmen air laut.

Lengkungan ini menunjukkan volume bagian kapal yang teredam dalam air tanpa kulit dalam (m³), displasmen kapal dengan kulit dibawah air tawar dan laut (ton) untuk kenaikan tiap sarat.

8. Ix, Iy dan Il

Ix adalah momen inersia melintang, Iy adalah momen inersia memanjang, dan Il adalah momen inersia memanjang melalui titik berat garis air.

9. MK dan MLK

MK adalah lengkungan letak titik tekan metasentra melintang dari keel atau dasar. MLK adalah titik metasentra memanjang.

1. MTC (Momen to Alter One Cm)

Adalah lengkungan yang menunjukkan besarnya momen untuk mengubah kedudukan kapal dalam keadaan even keel kekeadaan trim sebesar 1 Cm untuk tiap-tiap kenaikan sarat.

1. TPC (Ton Per Centimetre Immersion)

Adalah lengkungan yang menunjukkan besarnya beban yang digunakan untuk mengubah sarat kapal dari keadaan semula sebesar 1 cm untuk tiap kenaikan sarat.

2. DDT (Displacement Due to One Cm Change of Trim By Stern)

Adalah lengkungan yang menunjukkan perubahan displasmen kapal karena kapal mengalami trim buritan sebesar 1 Cm.

3. Bonjean Curve

Adalah lengkungan yang menunjukkan luas section/luas gading sebagai fungsi dari sarat. Kegunaan dari Bonjean Curve adalah untuk menghitung volume displasmen kapal pada berbagai keadaan sarat, baik kapal itu dalam keadaan even keel (sarat rata) maupun dalam keadaan trim atau garis air berbentuk profil gelombang.  

II.8 Perhitungan Luas Bidang Lengkung

• Simpson I

  Aturan simpson dikenal sebagai integrasi ancer-ancer yang padahal aturan simpson sebenarnya sudah lama dikenal oleh ahli matematika lainnya. Aturan simpson adalah kelanjutan dari metode Newton Cotes. Y = a0+a1x+a2x²+a3x³ A = (a0+a1x+a2x²+a3x³)dx A = 2aoh+2/3 a2h³................................................................................ (1) A = Ly1 + My2 + Ny3......................................................................... (2) Sehingga : Y1    = ao+a1(-h)+a2(h)²+a3(-h)³ Yo    = ao Y3    = ao+a1h+a2h²+a3h³ A      = L (ao-ha1+h²a2-h³a3) + Mao + N9ao + a1h + a2h² + a3h³) A      = (L+M+N)ao – (L-N)a1h + (L+N)a2h² – (L-N) a3h³ ................ (3) Persamaan 1& 2 2aoh+2/3a2h³ = (L+M+N)ao-(L-N)a1h + (L+N)a2h² –(L-N)a3h³ L+M+N     = 2h L-N           = 0 L+N          = 2/3.h L                = N = 1/3.h M               = 4/3.h N               = 1/3.h Sehingga persamaan (3) menjadi : A               = 1/3.h.y1 + 4/3.h.y2 + 1/3.h.y3 = 1/3.h. (y1+4y2+y3) k                = 1/3 F1              = 1 4 1  

• Simpson III

Dari gambar diatas diketahui bahwa luas OABD = Luas I+Luas II, dimana : Luas I     = ½ l (yo+CD) Luas II   = 2/3 dari luas segiempat AA’BC = 2/3.AC.BC. dimana AC ~ 1 BC       = (y1-CD) CD      = luas I            = ½. = 1/12. (9yo+3y2) luas II           = 2/3.l.(y1-yo/2-y2/2) = 1/12 (8y1-4yo-4y2) Luas I + II    = 1/12 (5yo+8y1-y2) K                  = 1/12 F1                 = 5 8-1

• Simpson II

Rumusan ini merupakan penggabungan dari rumusan simpson I dan Simpson III yang penjabarannya adalah : Luas I                 = 1/12 (5yo + 8y1 - y2) Luas I+II            = 1/3 (yo + 4y1 + y2) Luas II+III         = 1/3 (y1 + 4y2 + y3) Luas III              = 1/12 (5y3 + 8y2 – y1) 2(I+II+III)         = 1/12 (5yo+7y1+7y2+5y3) + 1/3 (yo+5y1+5y2+y3) = 9/12.l (yo+3y1+3y2+y3) I+II+III              = 3/8.l (yo+3y1+3y2+y3) K                        = 3/8 F1                       = 1 3 3 1

II.9 Perhitungan Momen Statis dan Momen Inersia

1. Perhitungan Momen Statis

• Perhitungan momen statis terhadap sumbu X