Hambatan Kapal (Ship Resistance) dan Perhitungannya

Pengertian Hambatan Kapal

(www.kapaldanlogistik.com) Untuk menggerakkan kapal, perlu mengatasi hambatan yaitu gaya yang bekerja melawan propulsinya. Hambatan ini bekerja sejajar dan berlawanan dengan arah gerakan kapal. Perhitungan hambatan/ tahanan (R) ini memainkan peran penting dalam menentukan daya mesin utama dan propeller yang benar. 

Hambatan kapal sangat dipengaruhi oleh kecepatan, displacement, dan bentuk lambungnya. Hambatan total (RT) terdiri dari banyak jenis Hambatan (R) yang dapat dibagi menjadi tiga kelompok hambatan yaitu:

1. Frictional resistance (Hambatan Gesek)
2. Residual resistance (Hambatan Residu/ Sisa)
3. Air resistance (Hambatan Udara)

Pengaruh Hambatan gesek dan Hambatan sisa tergantung pada seberapa banyak lambung kapal berada di bawah garis air (waterline) sedangkan pengaruh hambatan udara tergantung pada seberapa banyak bagian kapal berada di atas garis air (waterline). Berdasarkan hal tersebut maka hambatan udara akan memiliki efek tertentu pada kapal kontainer yang membawa sejumlah besar kontainer di geladak. Berikut adalah Rumus Hambatan Total Kapal:

Rt = Rf + Rw + Rs + Rapp + Ra

Jenis - Jenis Hambatan Kapal

1. Hambatan Gesek (Rf)

Hambatan gesek (Rf) lambung tergantung pada ukuran area basah lambung (A), dan pada koefisien tahanan gesek spesifik (Cf). Gesekan meningkat dengan fouling dan hewan laut yang menempel di lambung kapal seperti teritip.

Ketika kapal berjalan di air maka hambatan gesekan (Rf) akan meningkat pada tingkat yang hampir sama dengan kuadrat kecepatan kapal. Hambatan gesek mewakili sebagian besar tahanan kapal kemungkinan sekitar 70-90% dari Hambatan total kapal untuk kapal berkecepatan rendah (kapal curah dan tanker), dan terkadang kurang dari 40% untuk kapal berkecepatan tinggi (kapal pesiar dan kapal penumpang). Rumus Hambatan gesekan adalah sebagai berikut:

2. Hambatan Residu/ Sisa (Rr)

Hambatan residual (Rr) terdiri dari hambatan gelombang dan hambatan eddy. Hambatan residual/ sisa nilainya dapat berbeda antara kapal dengan kecepatan rendah dan kecepatan tinggi. Biasanya nilai hambatan residual/ sisa untuk kapal dengan kecepatan rendah adalah sekitar 8-25% dari hambatan total sedangkan untuk kapal dengan kecepatan tinggi sekitar 40-60% dari hambatan totalnya. Hambatan Residu/ Sisa ini dibagi ke dalam beberapa jenis hambatan yaitu:

• Hambatan gelombang (Rw): mengacu pada kehilangan energi yang disebabkan oleh gelombang yang diciptakan oleh kapal selama propulsinya melalui air. Gelombang ini terbentuk karena variasi tekanan air terhadap lambung kapal saat kapal berjalan dalam kecepatan tertentu.
• Hambatan eddy (Rs): mengacu pada kerugian yang disebabkan oleh pemisahan aliran yang menciptakan pusaran (eddy), terutama di ujung belakang kapal. Adanya pusaran eddy ini terjadi antara lain karena bentuk-bentuk yang tidak streamline di bagian belakang kapal.
• Hambatan tambahan/ appendage (Rapp): mengacu pada kerugian yang disebabkan oleh adanya alat/ bagian pada lambung kapal seperti kemudi, lunas kapal, zinc anode, penyangga shaft, daun kemudi (rudder), sirip kapal (bilge keel). Besarnya hambatan ini berkisar 5-10% dari hambatan total.

Hambatan gelombang pada kecepatan rendah sebanding dengan kuadrat kecepatan, tetapi meningkat lebih besar pada kecepatan yang lebih tinggi. Pada prinsipnya, hal ini berarti bahwa penghalang kecepatan dikenakan sehingga peningkatan lebih lanjut dari daya dorong kapal tidak akan menghasilkan kecepatan yang lebih tinggi karena semua daya akan diubah menjadi energi gelombang. Perairan dangkal juga dapat memiliki pengaruh besar pada hambatan sisa, karena air yang dipindahkan di bawah kapal akan memiliki kesulitan yang lebih besar untuk bergerak ke belakang. Secara umum, air dangkal tidak akan berpengaruh jika kedalaman air laut lebih dari 10 kali draft kapal.

3. Hambatan Udara (Ra)

Hambatan udara dialami oleh bagian kapal yang berada diatas air dan bagian superstructure kapal. Hambatan Kapal ini bergantung kepada kecepatan kapal dan bentuk serta luas bangunan atas kapal (superstructure). Dalam cuaca tenang, hambatan udara pada prinsipnya sebanding dengan kuadrat kecepatan kapal dan sebanding dengan luas penampang kapal di atas garis air. Hambatan udara biasanya sekitar 2% dari hambatan total.

Ketika kita sudah mengetahui Hambatan total kapal maka kita dapat memperoleh Daya Efektif untuk menghitung bagian propulsi kapal nantinya. Secara umum untuk menghitung Daya Efektif pada kapal dapat dicari dengan menggunakan rumus:

EHP = Rt x v [Kw]

Metode Perhitungan Hambatan Kapal

Dalam menentukan besaran hambatan pada kapal dapat diperoleh dengan menghitung setiap komponen hambatan pada suatu kapal sehingga diperoleh jumlah hambatan total pada kapal tersebut. dalam perhitungan tiap komponen hambatan, terdapat beberapa metode yang biasa digunakan untuk menghitunya yaitu:

1. Metode Guldhammer
2. Diagram Taylor and Gertler
3. Diagram Lapp
4. Metode Holtrop dan Mennen
5. Metode Yamagata
6. Metode Rammes

Metode perhitungan hambatan kapal tersebut memiliki rumus empiris yang berbeda bergantung kondisi tertentu terhadap kapal yang ingin di design karena pada dasarnya semua metode perhitungan yang ada merupakan hasil eksperimen dan validasi yang dilakukan oleh ilmuwan dibidangnya. Ada beberapa yang pengolahannya secara statistik dan adapula yang perhitungannya dengan metode penggunaan diagram (chart).

Share :