BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A.
Stabilitas
Kapal
Salah
satu persyaratan bagi suatu kapal untuk bisa tetap melaut (a Sea – Going Property Of Ship) adalah adanya “Stability” atau stabilitas dari kapal
itu sendiri, yang mana semua itu mutlak diperlukan untuk menjamin kenyamanan
dan keselamatan dari kapal itu sendiri dan muatannya.
Secara
umum stabilitas suatu kapal dapat didefenisikan sebagai kemampuan suatau kapal
berdeviasi dari posisi setimbang oleh
karena pengaruh gaya luar yang bekerja, dan setelah gaya tersebut hilang kapal
kembali ke posisi semula.(
Derret D.R, dalam Efruan.M, hal1).
Sedangkan
menurut Semyonov, stabilitas
merupakan kemampuan (ability) suatu
kapal yang menyimpang dari posisi setimbang oleh adanya aksi gaya luar untuk
kembali ke posisi semula apabila aksi
gaya itu hilang.(Semyonov, Tyan, and
Shansky hal 57).
Gaya-gaya
yang bekerja pada kapal, baik dalam arah melintang maupun membujur, yang dapat
mempengaruhi stabilitas suatu
kapal adalah gaya berat (gravity force), dan gaya apung (bouyancy force).
Yang keseluruhannya harus berada pada satu garis
vertikal.
Bila
titik pusat dari gaya-gaya tersebut tidak berada dalam satu garis vertikal, baik itu secara melintang maupun
membujur maka kapal akan mengalami helling
untuk posisi melintang dan trim
untuk posisi membujur. semua itu terjadi karena gaya berat dan gaya apung yang bekerja pada kapal tidak berada dalam
satu garis vertikal, sehingga akan membentuk sudut atau kopel. kopel tersebut akan menghasilkan momen-momen yang bekerja pada kapal. Baik itu momen pembalik (Heling Moment) ataupun momen penegak (Righting Moment). (La Dage.J, hal 57).
Selanjutnya stabilitas suatu kapal dapat
dijelaskan lewat gambar berikut :
Gambar
2.1 Titik gaya-gaya yang bekerja pada
kapal secara melintang. (Semyonov,Tyan,
and Shansky, hal 20).
Gambar
2.2
Titik gaya-gaya yang bekerja pada kapal secara membujur ( Semyonov,Tyan, and Shansky, hal 19).
Titik pusat berat (G) merupakan
pusat dari segala gaya berat kapal dengan muatannya yang bekerja vertikal dan
arahnya ke pusat bumi,
dan merupakan pusat dari massa kapal tersebut. Tinggi dan rendahnya titik G
tergantung dari distribusi muatan yang di angkut (DWT) kapal itu. Sedangkan
titik B merupakan titik tangkap
resultan gaya-gaya yang menekan tegak
ke
atas dari bagian kapal yang
terbenam dalam air. Titik B itu sendiri 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 kapal mengalami kemiringan. Letak titik
B tergantung dari besarnya kemiringan yang terjadi pada kapal (bila terjadi
perubahan sudut kemiringan, maka letak titik B akan berpindah juga).
Saat
kapal bergerak dengan posisi tegak (tidak ada pengaruh gaya luar) maka titik
tekan kapal (B) dan titik berat kapal (G) berada pada satu garis vertikal.
Sedangkan jika
kapal mendapat pengaruh
gaya luar,
maka titik tekan akan berpindah dari B ke B’ yang mengakibatkan gaya berat dan gaya
apung akan
membentuk kopel sebesar sudut Ө. kopel inilah yang akan menghasilkan momen
oleng (helling moment) dan momen
bending (righting moment).
Helling
moment adalah momen yang bekerja untuk memiringkan kapal,
sedangkan righting momen adalah momen
yang mengembalikan kapal ke posisi atau kedudukan semula.
2.3. Titik G di bawah titik M ( Stabilitas Baik )
2.4. Titik G di atas titik M ( Stabilitas negatif )
2.5. Titik
G berhimpit dengan titik M ( Stabilitas netral )
Berdasarkan kriteria stabilitas, jika
titik berat kapal (G) berada di bawah titik metasenter (M) maka GM > 0. Itu
berarti KM – KG > 0. dalam kondisi ini, kapal berada dalam keadaan
stabilitas yang baik (stabilitas positif).
Berbicara
mengenai stabilitas, yang akan berhubungan dengan besar kecilnya nilai
stabilitas, yaitu momen penegak (Righting
moment) dan besarnya nilai dari lengan penegaknya (GZ).
Jika titik berat G di atas titik
metasenter M, maka GM < 0. Itu berarti KM
– KG < 0. dalam kondisi ini kapal akan berada dalam kondisi stabilitas yang
kurang baik (stabilitas negatif).
Jika titik G berimpit dengan titik
metasenter, maka GM = 0. itu berarti KM – KG = 0. Dalam kondisi ini kapal berada
dalam kondisi stabilitas yang kurang baik. (stabilitas netral).(J.La
Dage, Lee van Gemert, dalam Maeruhu.A, Hal 17-18).
Momen untuk GM dapat bernilai positif
atau negatif, tergantung besar kecilnya sudut (Ө) yang terjadi pada saat kapal
mengalami oleng, dan letak titik pusat gaya-gaya yang bekerja pada kapal.
Selanjutnya
tinggi metasenter (GM) dapat dihitung dengan rumus (Purba
R, hal.80) :
GM = KB + KG – KM
Tinggi titik berat (G) terhadap lunas (keel) berubah-ubah tergantung
distribusi beban dan bentuk kapal itu sendiri. sedangkan titik KM
dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut (Rawson.K.J, Hal 97)
KM = KB + BM (m)
dimana
:
KB = Tinggi titik pusat pengapungan terhadap
garis dasar, yang dapat ditentukan dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
KB = 0,53 . T
dimana
:
T =
Tinggi sarat
kapal (m)
BM = Tinggi
titik metasenter diatas titik pusat pengapungan (Radius metasenter), yang dapat
ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
BM =
dimana
:
I
= Momen inersia bidang garis air kapal (
)
V = Desplasemen volume kapal (
)
B.
PERHITUNGAN STABILITAS KAPAL
1. Diagram Hidrostatis
Hidrostatis adalah
bagian dari ilmu pengetahuan mengenai hidrodinamika, menyelidiki tentang
keseimbangan (equilibrium) dan
gerakan fluida. (De here.S, dalam Toisuta.N, hal 7)
Diagram hidrostatis digunakan untuk menggambarkan
karakteristik komponen stabilitas kapal, yang meliputi : komponen luas bidang
garis air (S), displasemen kapal (V dan ∆), radius metasenter kapal (r dan R),
momen inersia (Ix, Iy, Iyf),
absis titik pusat berat luas bidang air/garis air (Xf), absis dan aplikat titik pusat
daya apung kapal (Xc dan Zc), luas midship (SФ), ton per centimeter benam (q)
dan koefisien-koifisien bentuk kapal (Cw, Cp, Cm, Cb).
a)
Luas bidang garis air (S). dapat
dihitung dengan rumus aplikasi metode Simpson I (De here.S,
Dalam Efruan.M, hal 1
)
S = 2/3
. ∆L . ∑ (f.y) (m2)
dimana :
∆L = Jarak
antara ordinat/gading teoritis kapal = LBP/n (m)
n = Jumlah
ordinat/gading kapal pada gambar rencana
garis
∑(f.y) = Jumlah integral perkalian f (factor
bidang Simpson I - 1,4,1) dengan ordinat setengah lebar kapal (y) (m).
b)
Absis titik berat bidang air kapal (Xf) dihitung dengan rumus (De here.S, dalam Efruan.M, hal 2)
Xf =
∆L (
)
dimana :
k
= faktor
momen, yang ditentukan dari midship.
c)
Momen inersia bidang air (Ix, Iy,
Iyf).dihitung dengan rumus (De here.S,
dalam Efruan.M, hal 2)
Ix =
∆L.∑(
) (
)
Iy =
.∑(
) (
)
Iyf = Iy-S..
(
)
d)
Displasemen volume dan displasemen berat
(V dan ∆). dihitung dengan rumus (De here.S,
dalam Efruan.M, hal 2)
V
= 1/3.∆T.∑ (f.S) (
)
dimana :
∆T = jarak antara garis air = T/l (m)
dimana
(l)
adalah jumlah garis air kapal pada gambar rencana garis
∑(f.S) = jumlah integral
perkalian f (factor bidang Simpson I – 1, 4,1) dengan
luas bidang air kapal S.
Sedangkan ∆ = γ
. V (ton)
e)
Luas bidang tengah kapal (midship). dihitung dengan rumus
aplikasi metode Simpson. (De here.S, 1969,
dalam Efruan.M, hal 2)
SФ =
(f . y) (
f)
Absis dan aplikat pusat daya apung kapal
(Xc dan Zc). (De here.S,
dalam Efruan.M, hal 3)
Xc dapat ditentukan dengan rumus aplikasi metode
Simpson :
Xc
=
Zc dapat dihitung dengan rumus aplikasi
metode Simpson I :
Zc
=
g)
Radius metasenter melintang ( r ) dan
memanjang ( R ).dihitung dengan rumus (Semyonov, Tyan and Shansky. hal 81)
:
r =
(m)
R =
(m)
h)
Ton per centimeter benam ( q ).dihitung
dengan rumus (De here.S,
dalam Efruan.M, hal 3)
:
q
=
dimana
:
γ = Berat jenis air laut = 1,025 (
)
S = Luas bidang air (
)
i)
Kooifisien bentuk kapal.dapat dihitung
dengan rumus (De here.S,
dalam Efruan.M, hal 3)
:
Cw
=
dimana
:
S = Luas bidang garis air (
)
L =
Panjang kapal (Lwl) (m)
B =
Lebar kapal (m)
Cm =
dimana
:
SФ =
Luas bidang tengah kapal (
)
B =
Lebar kapal (m)
T = Tinggi sarat (m)
Cb =
Cp =
2.
Skala
Bonjean
Skala
bonjean adalah karakteristik luas bidang gading pada tiap garis air kapal, yang
perhitungannya ditentukan berdasarkan metode Simpson I, yang
mana hasil perhitungannya selanjutnya akan digunakan untuk penggambaran skala
bonjean.
Luas
bidang gading ini dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut (Semyonov, Tyan, And
Shansky, hal 314).
A =
2/3.∆T.∑(f.y) (
)
dimana :
∑(f.y) = Jumlah
integral perkalian f (faktor
Simpson I –
1, 4, 1) dengan ordinat setengah lebar
kapal (y) (m).
3.
Kurva
Tchebycheff
Kurva Tchebycheff
merupakan gambaran dari beberapa buah gading yang diambil dari proyeksi kapal,
dengan jarak masing-masing gading diambil dari gading tengah (midship), ditentukan dengan menggunakan
kooifisien Tchebycheff yang dapat di
lihat pada tabel.
Tabel 2.1. Koefisien Kurva Tchebycheff
Berdasarkan Jumlah Gading
Jumlah
Gading
|
Koefisien
i
|
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
|
±
0,5773
0;
± 0,7071
±
0,1876; ± 0,7947
0;
± 0,3745; ± 0,8325
±
0,2666; ± 0,4225; ± 0,8662
0;
± 0,3239; ± 0,5297; ± 0,8839
±
0,1026; ± 0,4062; ± 0,5938; ± 0,8974
0;
± 0,1679; ± 0,5288; ± 0,6010; ± 0,9116
±
0,0838; ± 0,3127; ± 0,5000; ± 0,6873; ± 0,9162
±
0,0669; ± 0,2887; ± 0,3667; ± 0,6333; ± 0,7113; ± 0,9331
|
Sumber : K.
C. Barnaby, Basic Naval Architetcture, Hutchinson Scientific and Technical,
London, 1976, Table 2, p. 41.
Sedangkan persamaan
yang digunakan dalam perhitungan radius metasenter pada kurva Tchebycheff adalah sebagai berikut (Semyonov, Tyan and Shansky)
Yf =
dϴ = 0,1754
dan dalam perhitungan
momen inersia dan radius metasenter menggunakan rumus (Semyonov, Tyan and Shansky)
:
Ix =
Ixo = Ix -
Sy
Ix =
∆L∑(
)
r =
perhitungan luas bidang garis air
digunakan rumus (Semyonov, Tyan and Shansky) :
S =
dimana :
a = Ordinat gading Tchebycheff yang tercelup
(m)
b
=
Ordinat
gading Tchebycheff yang terangkat (m)
Dengan kurva Tchebycheff
dapat di gambarkan perubahan kedudukan titik berat bidang garis air, apabila
kapal mengalami kemiringan (helling),
dan juga untuk menghitung radius metasenter (BM) pada masing-masing sudut
kemiringan.
4. Diagram Polar
Dengan diketahuinya harga BM pada masing-masing
posisi kemiringan, dapat digambarkan diagram polar. Melalui diagram ini dapat
dilihat letak titik tekan pada masing-masing posisi kemiringan, dan dapat
digambarkan lengan stabilitas statis dan dinamis serta lengan stabilitas
bentuk. Hasil dari penggambaran,akan berupa stabilitas statis dan dinamis, bila
dikalikan dengan displasemen, maka akan diperoleh momen balik (MR) dan kerja
(T).
5. Diagram Stabilitas
Diagram ini menggambarkan lengan stabilitas statis (Gz) dan lengan stabilitas dinamis (d),
yang merupakan fungsi dari sudut kemiringan (ϴ).
Tinggi titik potong
garis singgung lengkungan lengan stabilitas statis pada kemiringan tertentu
(ϴ), dengan garis vertical dari titik yang berjarak I radian dari (ϴ) merupakan
tinggi metasenter (GM) pada kemiringan ϴ tersebut.
Untuk menilai
stabilitas kapal ini digunakan kriteria International
Maritime Organization (IMO).
Gambar 2.6 Diagram
Stabilitas.(Semyonov, Tyan and Shansky, hal 487)
6. Kriteria Stabilitas berdasarkan IMO
Kriteria stabilitas
berdasarkan peraturan IMO (Team
penyuluhan kesyabandaran perhubungan laut hal 31,32.) untuk berbagai tipe
kapal adalah sebagai berikut :
Ø Kapal
barang (Cargo Ship).
a.
Luas di bawah kurva GZ dari 00 –
300 tidak boleh kurang dari 0,055 meter-radian. Dan tidak boleh
kurang dari 0,099 m-radian sampai kemiringan 400. Luas dibawah kurva
GZ antara sudut 300 dan 400 tidak boleh kurang dari 0,03
meter-radian.
b.
Pada sudut ≥ 300, lengan
lurus GZ harus sekurang-kurangnya 0,20 meter.
c.
GZ maksimum harus terjadi pada sudut
miring > 300.
d.
Tinggi metasenter awal, GMo tidak boleh
kurang dari 0,15 meter.
Ø Kapal
ikan (Fishing Boat).
kriteria stabilitas pada kapal ikan sama
dengan kapal barang (kriteria
a,b,c), hanya GMo tidak boleh kurang dari 0,35 meter.
Ø Kapal
peti kemas (Container Ship).
kriteria
stabilitas pada kapal peti kemas sama dengan kapal barang (kriteria a,b,c), hanya GMo tidak boleh
kurang dari 0,30 meter untuk panjang kapal
< 100 meter dan 0,40 meter untuk panjang kapal > 100 meter.
Ø Kapal
penumpang (Passenger Ship).
kriteria
stabilitas kapal penumpang sama dengan kapal barang (kriteria a,b,c,d), hanya dengan tambahan
criteria sebagai berikut :
a.
Sudut miring yang disebabkan
penumpang-penumpang berkumpul ke salah satu sisi kapal tidak boleh kurang dari
100.
b.
Sudut miring byang disebabkan oleh kapal
berputar tidak boleh melebihi 100
kritik and comentar yang membangun sangat di harapkan, oleh blogger
BalasHapus