Kecepatan : Salah Satu Karakteristik Kapal
Kecepatan aman, itulah yang pernah dihayati dan
selalu terngiang teman-teman sejawat selaku navigator. Kecepatan
merupakan salah satu karakteristik kapal disamping kemampuan olah
gerak, ketahanan, jangkauan navigasi, konstruksi, fasilitas penanganan
dan mesin penangkapan, jika dalam konteks kapal perikanan. Kecepatan
banyak disinggung dalam proses desain namun dalam proses ini banyak
faktor masih dalam perhitungan statis, sedangkan kapal akan berinteraksi
dengan lingkungan perairan yang dinamis. Dengan demikian banyak aspek
mempengaruhi kecepatan, baik internal maupun eksternal kapal. Metode
yang dipakai dalam menentukan kecepatan melalui perhitungan, tes model
dan percobaan skala sesungguhnya.
KECEPATAN KAPALKecepatan
kapal umumnya diperhitungkan oleh galangan dari pengalaman pembuatan
kapal sejenis dan dukungan beberapa elemen lain seperti dimensi utama,
benaman, koefisien bentuk dan daya mesin.
Laju kapal pada
kecepatan tertentu akan mengalami tahanan yang harus diatasi oleh sistem
propulsi kapal. Upaya untuk meningkatkan kecepatan harus mengurangi hal
yang menjadi tahanannya, misalnya tahanan gesek, tahanan gelombang yang
terbentuk karena kecepatan kapal dan hidrodinamika yang berhubungan
dengan bangunan kapal. Oleh karenanya untuk mencakup karakteristik yang
komplek dibuat bentuk lambung kapal yang disebut displacement hulls dan
plan hulls.
Displacement hulls mempunyai beberapa keterbatasan
antara lain dalam penerapan rasio panjang-kecepatan. Nilai rasio ini
sampai 1,4 dan jika dikehendaki kecepatan lebih besar lagi diperlukan
tenaga tambahan untuk mengatasinya dan perlu dukungan hidrodinamika
terhadap lambung kapal. Sebaliknya plan hulls dirancang untuk menunjang
dinamika kecepatan tinggi dengan salah satu cara adalah bagian lambung
bawah air berbentuk V dari transom sampai bagian tengah kapal.
TEKNOLOGITeknologi
kapal didukung oleh empat unsur yaitu teknologi perancangan,
konstruksi, perlengkapan dan perawatan. Keempat unsur tersebut berkaitan
dengan kecepatan kapal yang akan terkait secara langsung maupun tidak
langsung.
Dimensi utama kapal ditentukan oleh masukan dari kapal
sejenis yang telah ada, jumlah dan jenis barang yang diangkut, rasio
dimensi kapal, daerah pelayaran dan sebagainya sehingga tenaga penggerak
dapat mencapai kecepatan tertentu yang diinginkan. Dimensi utama kapal
diperhitungkan dengan seksama karena menentukan kemampuan suatu kapal.
Rasio diantara dimensi utama kapal berpengaruh terhadap kemampuan laju,
stabilitas dan kemampuan propulsi.
Demikian juga pemilihan dan
perhitungan yang memadai tentang bahan, kapasitas, metoda penangkapan,
instalasi ruang mesin dan rencana permesinan untuk penanganan sesuai
dengan "perkembangan teknologi akan berpengaruh terhadap perhitungan
kekuatan dan kecepatan kapal. Dalam kaitan tersebut dapat ditentukan
juga bentuk bagian bawah kapal yang berpengaruh terhadap tahanan,
hidrodinamika dan karakteristik propeler yang berpengaruh terhadap
propulsi.
Semua yang tercakup dalam sifat struktural semua bagian
kapal disebut konstruksi dan merupakan tahap lanjut perancangan. Bahan
pembuatan kapal merupakan faktor penting yang mempengaruhi desain. Bahan
tersebut dapat berupa kayu, FRP, ferro cement, besi dan aluminium.
Berdasarkan
perbandingan perhitungan berat kapal sejenis, umumnya kayu lebih ringan
dari besi tetapi diperlukan badan kapal yang lebih besar untuk
kapasitas yang sama dibandingkan besi karena kayu mempunyai ketebalan
lebih untuk konstruksi. Tetapi hal tersebut dipengaruhi oleh sifat
mekanis kayu yang akan mempengaruhi fisik kayu meliputi penyusutan dan
berat jenis.
Ferro cement (15% lebih berat dibandingkan kayu)
lebih berat dari besi memiliki berat keseluruhan yang lebih besar
meskipun dimensi badan kapal dapat lebih kecil untuk kapasitas sama.
Contoh lain adalah aluminium (25-32% lebih ringan dari kayu) yang dapat
menghemat berat 30% dibandingkan besi, sehingga keuntungan ini dapat
meningkatkan kapasitas dan operasional.
Sistem perlengkapan kapal
antara lain adalah sistem propulsi, navigasi, telekomunikasi dan
peralatan bongkar muat. Pemilihan dan perlakuan sistem tersebut
memerlukan perhatian seksama karena akan berpengaruh terhadap berat
kapal dan selanjutnya berpengaruh terhadap kecepatan kapal.
Perawatan
kapal telah dicakup dalam plant-maintenance system setiap kapal.
Selanjutnya yang perlu diperhatikan adalah bagian badan bawah air yang
mempengaruhi tahanan yang bervariasi sesuai dengan keadaan bagian
tersebut dan berhubungan dengan lapis lindung yang dipergunakan.
INTERNALDimensi
utama kapal adalah panjang, lebar, dalam dan draft. Panjang (L) yang
dimaksud umumnya panjang garis air diantara perpendicular
(depan-belakang), lebar (B) adalah jarak horisontal pada lebar terlebar,
dalam (D) adalah jarak vertikal dari garis dasar ke dek lambung timbul
di bagian tengah kapal dan sarat (d) adalah jarak vertikal dari garis
dasar ke garis air. Dimensi ini merupakan elemen penting untuk
menentukan kapasitas kapal.
Pengaruh dimensi utama adalah tahanan
yang terjadi karena struktur badan kapal diatas air dan rasio antara
dimensi tersebut yang mempengaruhi stabilitas dan kemampuan olah gerak
sehingga akan mempengaruhi kecepatan yang dihasilkan. Rasio L/B
berpengaruh terhadap tahanan propulsi sehingga jika nilai ini mengecil
berpengaruh buruk terhadap kecepatan kapal. Rasio B/D berpengaruh
terhadap stabilitas kapal namun membesarnya nilai ini mengakibatkan
kemampuan propulsi menurun dan kecepatan kapal menurun pula.
Bentuk
badan kapal menentukan kapasitas muat, keamanan dan stabilitas,
kenyamanan, dan kecepatan yang dapat dicapai. Rasio antara dimensi utama
tidak menggambarkan bentuk badan kapal karena dimensi tersebut
merupakan dimensi dari kapal yang diasumsikan berbentuk kotak. Sementara
untuk bentuk kapal digambarkan oleh beberapa koefisien utama yang
berhubungan dengan fenomena hidrodinamika.
Koefisien blok (antara
0,400-0,780) adalah rasio antara volume benaman terhadap bentuk persegi
panjang yang membatasi bentuk kapal sebatas garis air. Koefisien
tersebut menunjukkan kurus atau gemuknya kapal (tipe fair, good atau
fine). Koefisien garis air menunjukkan proporsi bidang datar pada garis
air terhadap bidang persegi panjang yang membatasi bentuk kapal pada
garis air. Koefisien tengah kapal (antara 0,722-0,980) adalah rasio luas
antara bagian melintang tengah kapal terhadap bidang persegi panjang
yang membatasi bentuk kapal pada bidang tengah tersebut. Koefisien
prismatik (antara 0,554-0,788) menunjukkan distribusi benaman pada arah
memanjang kapal atau rasio antara koefisien blok dengan koefisien tengah
kapal.
Kemampuan mesin kapal untuk menggerakkan kapal dengan
kecepatan yang diinginkan disebut daya mesin. Sedangkan daya mesin
tersebut ada dua jenis yaitu daya kontinyu dan daya maksimum. Daya
kontinyu untuk mencapai kecepatan servis dan daya maksimum untuk
mencapai kecepatan maksimum atau kecepatan percobaan.
Terdapat
beberapa istilah horse power sebagai daya mesin dikenal di kapal yaitu
IHP, BHP, SHP atau DHP atau PHP dan EHP. IHP ditentukan dari tekanan di
dalam silinder atau diperhitungkan dari diagram mesin. BHP merupakan
tenaga yang dibutuhkan untuk memutar poros dan nilainya lebih kecil dari
IHP karena adanya kehilangan tenaga didalam silinder. SHP ditentukan
dari torsi pada poros dan EHP merupakan tenaga yang dibutuhkan untuk
menggerakkan kapal.
Adapun tipe perangkat propulsi atau jenis
propeler yang digunakan adalah screw propeller terdiri dari: fixed
pitch, controllable pitch dan contra-rotating; jet propellers terdiri
dari jet air melalui nosel di dalam air dan di permukaan air dan
vertical axis propellers terdiri dari Kirsten-Boeing dan
Voith-Schneider.
EKSTERNALSelama proses
desain sebagian konsep berdasarkan perhitungan statis sedangkan
lingkungan operasional kapal adalah permukaan laut yang selalu bergerak.
Perpaduan antara lingkungan tersebut dan kebutuhan mobilitas yang
memadai dituntut suatu konstruksi yang aman, ekonomis pada beberapa
tingkat gerakan/goyangan kapal di laut. Gerakan yang dimaksud adalah
pith, roll, heave, yaw, sway dan
surge.
Ilustrasinya
adalah jika ditarik garis semu membelah kapal simetris memanjang (XX'),
membelah melintang (YY') dan garis tegak melalui bagian tengah kapal
(ZZ'), maka pitch adalah gerakan naik-turun melintang sumbu YY'.
Besarnya periode pitching secara alami adalah antara 0,3-0,6 periode
rolling.
Roll adalah gerakan naik-turun melintang sumbu XX'.
Besarnya periode rolling adalah T = CB / 4GM. C adalah konstanta yang
tergantung pada kapal dan muatannya (antara 0,42-0,45 untuk kapal
besar), B adalah lebar dalam kaki dan GM adalah jarak metacentre
terhadap titik berat.
Heave adalah gerakan tegak naik-turun pada
sumbu ZZ'. Periode heaving diperhitungkan bedasarkan gaya gravitasi,
TPI dan sarat. Heaving dan pitching pada umumnya berhubungan dan hal ini
sukar untuk digambarkan sebagai fenomena tunggal, belum lagi adanya
pengaruh rolling, yawing, swaying dan surging bersama-sama.
Yaw
adalah gerakan kesamping disekitar sumbu ZZ'. Salah satu sebab gerakan
ini adalah tekanan berbeda pada badan kapal, misalnya karena profil
gelombang di lambung kiri dan kanan. Sway adalah gerakan kesamping
kearah lambung kanan dan lambung kiri kapal sepanjang sumbu YY' dan
surge adalah gerakan maju dan mundur sepanjang sumbu XX' karena pengaruh
kecepatan dan lintasan propeler. Gerakan diatas dapat terjadi bersama
atau beberapa gerakan saja dalam waktu singkat atau saling tumpang
tindih menjadi gerakan yang komplek.
Angin dan arus adalah faktor
luar yang mempengaruhi kecepatan kapal, meskipun pengaruh angin lebih
besar daripada pengaruh arus kecuali pada perairan tertentu. Bersamaan
dengan angin adalah ombak yang didukung tinggi dan panjangnya oleh
angin. Pengaruh angin terhadap kapal tergantung pada bidang kapal diatas
air dan arah datang air.
Ombak mempengaruhi kecepatan kapal pada
saat kapal pitching dan rolling. Selain itu efisiensi kemudi dan
propeler juga berkurang karena perlawanan ombak yang tidak merata pada
badan kapal.
PENUTUPPemanfaatan
kecepatan kapal secara optimal perlu disiasati saat navigasi
berthing/unberthing dan operasional kapal yang spesifik , dan itu semua
telah dilaksanakan teman-teman sejawat sesuai dengan kompetensi dan
profisiensi teman-teman dalam lingkup integrasi operational procedures,
safety management dan human relations dalam kerangka regulasi nasional
maupun internasional.
Buen viaje. Safe, secure and efficient shipping on clean oceans.
copyright : http://www.stp.kkp.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=308:kecepatan-salah-satu-karakteristik-kapal&catid=82:pendidikan&Itemid=114