kecepatan kapal

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.