Yuk Cari Tahu Cara dan Metode Merancang Kapal

Cara dan Metode Merancang Kapal - Untuk merancang sebuah kapal, designer (perancang) kapal perlu melihat terlebih dahulu data apa saja yang diperlukan untuk memulai perancangan, kemudia untuk menyelesaikan sebuah rancangan kapal diperlukan metode-metode yang dianggap sesuai untuk memberikan pedoman serta arah pelaksanaan sehingga data yang diperlukan segera diinformasikan.

Tujuan Utama dalam memilih metode perencanaan adalah untuk mempercepat proses penyusunan secara sistematis agar mengemat waktu dan biaya yang disediakan. Metode perencanaan kapal senantiasa berorientasi pada kondisi yang menguntungkan untuk itu dibutuhkan sistematika umum, antara lain:

Prarancangan (Preliminary Design)
Rancangan (Design)
Konstruksi (Construction)
Perencanaan Produksi (Production Planning)
Produksi (Production)
Penyerahan, Pengoperasian, dan Garansi (Delivery, Operation, dan Guarantee)

Sistematika Merancang Kapal

Adanya sistematika dalam merancang kapal ditujukkan agar designer mempunyai tahapan rancangan secara sempurna dan waktu penyelesaian rancangan dapat dijadwalkan sehingga target penyelesaian rancangan kapal bisa diperkirakan. Secara umum rancangan kapal dibagi menjadi 2 tahap yaitu Preliminary design (pra-rancangan) dan Fixed Design (Rancangan yang sebenarnya).

1. Preliminary Design (Pra-Rancangan)

Data yang diminta oleh pemilik (Owner Requirement)
Memilih acuan perancangan
Estimasi dalam:

Ukuran Utama Kapal dan Koefisien Bentuk
Bentuk Kapal
Ukuran Ruang Muat
Displacement
Rencana Umum (Sketsa)
Tenaga Penggerak dan Motor Bantu
Stabilitas, Trim, dan Lambung Timbul (plimsol mark)
Kekuatan Memanjang dan Melintang
Garis Air (Sketsa)

2. Fixed Design (Rancangan Sebenarnya)

Menentukan ukuran utama kapal dan koefisien bentuk
Membuat body plan, sheer plan dan lines plan (half breadth plan)
Menghitung dan membuat:

Hydrostatic Curve
Bonjean Curve
Rencana Umum (General Arrangement)
Hambatan dan Propulsi
Propeller
Kekuatan Propeller
Pemilihan Mesin Induk (Main Engine)
Pemilihan Mesin Bantu (Auxiliary Engine)
Pemilihan Alat Bongkar Muat
Capacity Plan
BRT dan NRT
Lambung Timbul (Plimsol Mark)
Bollar Pull (untuk tugboat)
Electrical Power Balance
Stabilitas dan Trim
Penentuan Sekat Kedap Air dan Floodable Length Curve
Penentuan Jumlah awak kapal
Perhitungan DWT dan LWT
Rencana Konstruksi
Diagram Trim
Perlengkapan Keselamatan di Laut
Bukaan Kulit (Sheel Expantion)
Ceruk Haluan dan Buritan
Mechanical Outfitting dan Fire Fitting termasuk CO2 System
Persyaratan Navigasi dan Tata letak lampu
Sistem Pendingin
Rencana Instalasi Listrik
Sistem Transmisi
Sistem Kemudi
Sistem Radio dan Telekomunikasi
Sistem Ventilasi
Kekuatan Memanjang dan Melintang
Peluncuran

Membuat Spesifikasi Teknis dan Term of Refrence (TOR)
Membuat Gambar Kerja (Shop Drawing) untuk sistem block
Petunjuk operasional dan Maintenance

Cara dan Proses Design Gambar Kapal

Proses desain dibagi menjadi beberapa tahap karena sifat tugas desain yang berbeda, personel dan keterampilan yang dibutuhkan, tingkat kompleksitas informasi dengan kemajuan pengembangan desain. Selama tahap desain dasar, kapal dirancang sepenuhnya berdasarkan sistem per sistem.

Pada tahap detail design, konstruksi kapal akan dirancang pada level part. Dalam desain produksi dan tahap perencanaan, gambar detail akan dihasilkan. Akhirnya, pada tahap produksi, konstruksi sebenarnya akan dimulai.

TAHAP DESAIN DASAR

Tahap desain dasar meliputi 3 proses sub desain yaitu:

Konsep
Preliminary design (preliminary design)
Desain kontrak

Semua persyaratan yang dirumuskan oleh badan klasifikasi, pemilik kapal atau menurut peraturan internal adalah input utama dari tahap ini. Definisi bentuk lambung, perhitungan scantling berdasarkan rule, perhitungan getaran kapal, estimasi berat baja lambung kapal, prediksi daya, konsep mesin, sub divisi internal, kekuatan longitudinal, stabilitas, kemampuan manuver, aspek seakeeping dan desain struktur adalah tugas utama dalam tahap ini.

Garis besar struktur baja kapal akan dirancang juga pada tahap ini. Untuk detail penting seperti sudut palka, desain yang lebih detail dibuat dan inter-tindakan dengan struktur kapal global divalidasi berdasarkan rule kelas. Katalog standar galangan kapal diterapkan pada tahap ini untuk mendukung para desainer dalam tahap desain kapal berikutnya.

Hampir 80% dari solusi desain untuk desain struktur baja diberikan dengan bantuan katalog tersebut. Output dari tahap ini adalah model data 3D, daftar Material dan perhitungan berat yang tepat.

Data kontrak

General plan
Tanks plan
Contract specifications

Data

Sections distribution plan
Basic planning
Construction method
Hull lines
Model data
Hasil perhitungan
Midship
Perhitungan getaran
Estimasi berat kapal
Maschinery installation plan
Koordinasi

Pembelian

Lembar data komponen utama
Pemilihan pemasok

Baja desain dasar

Konstruksi model 3D
2D – penampang melintang
Analisis struktur 3D
Koordinasi dengan Badan klasifikasi
Perhitungan permintaan material

Output

3D data model
Material order
Weight calculation
Input for detailed design

TAHAP DESAIN KONSEP KAPAL

Pada tahap ini akan dibahas kebutuhan pemilik kapal yaitu kinerja yang dibutuhkan untuk mencapai keseimbangan antara kebutuhan tersebut dengan kemampuan galangan kapal. Tujuan kedua adalah untuk menentukan solusi desain konsep yang memenuhi persyaratan.

Hubungan kerja yang erat antara pemilik kapal dan tim desain akan terjalin untuk menentukan misi kapal. Pada tahap ini, kapal akan mulai mendapatkan bentuk dan dimensinya. Persyaratan pemilik seperti dimensi utama dan daya akan ditransformasikan dalam tahap ini ke dalam konfigurasi atau alternatif preliminary design.

Untuk setiap konfigurasi, studi kelayakan dengan informasi yang cukup tentang biaya misalnya modal, kinerja dan penilaian risiko akan dilakukan. Solusi yang relatif akurat dari alternatif akan dipilih dalam anggaran pemilik kapal. Proses ini diulang sampai solusi konsep terbaik dengan risiko yang dinilai minimum dan estimasi biaya yang layak pada persyaratan kinerja terbaik tercapai.

Selain itu, gambar berdimensi penuh atau sebagian serta dokumen tertulis termasuk spesifikasi kinerja, body plan dan sketsa lain-lainl, musim panas luas/volume, gambar general arrangement konsep, perkiraan berat, sketsa pengaturan mesin, kurva kecepatan-daya, perkiraan biaya, dll akan dibuat. Pengetahuan desainer paling diinginkan di sini untuk memenuhi persyaratan dalam teknologi dan kendala yang tersedia.

Biasanya, tim desain kecil, kreatif dan inovatif membandingkan kapal, dengan karakteristik kinerja yang terkenal. Varian tersebut akan dinilai dan dioptimalkan untuk mendapatkan desain paling relevan yang memenuhi persyaratan utama.

TAHAP PRELIMINARY DESIGN

Pekerjaan desain utama dimulai pada tahap ini berdasarkan studi kelayakan yang dilakukan pada tahap sebelumnya. Analisis trade-off yang sungguh-sungguh akan dilakukan untuk menyeimbangkan antara konfigurasi desain, kinerja dan penilaian biaya dan risiko.

Analisis tersebut adalah bentuk lambung, general arrangement, proporsi lambung (L/B, B/D, dll). Tujuan utama dari tahap ini termasuk menetapkan konfigurasi ukuran kapal, memvalidasi persyaratan kinerja utama seperti kecepatan, seakeeping, tarif on-/off-load kargo dll., memilih sistem utama, penyempurnaan estimasi biaya dan penilaian risiko, pengembangan versi draft build strategi termasuk metode produksi.

Output dari tahap ini adalah spesifikasi kinerja yang tepat, estimasi biaya, gambar geraral arrangement terperinci, gambar scantling awal, analisis sistem propulsi, pengaturan poros, analisis beban listrik, pengaturan ruang tipikal, analisis stabilitas, analisis ketahanan bahan bakar, seakeeping dan analisis manuver, penilaian risiko teknis, tanggal pengiriman, dll. Ini semua akan diserahkan kepada pemilik kapal.

Hasil dari tahap ini mempengaruhi biaya pada langkah desain berikutnya dan dianggap sebagai dasar untuk definisi spesifikasi kontrak.

TAHAP DESAIN KONTRAK

Tujuan utamanya adalah konfirmasi kemampuan kapal, penyediaan umur paket penawaran yang relevan dan tepat termasuk spesifikasi kapal, gambar, dan semua data lain seperti perkiraan berat dan biaya, dan penyediaan kriteria untuk penerimaan pemilik kapal atas kapal. Pada tahap ini, semua sistem akan dipilih sesuai dengan operator dan pengelola masa depan.

Spesifikasi dan gambar sistem akan dikembangkan dan lambung kapal dengan peelengkapannya akan disempurnakan. Gambar pengaturan untuk ruang internal dan instalasi sistem sisi atas misalnya sistem tambatan akan dikembangkan. Penyempurnaan strategi bangunan yang dihasilkan dari tahap sebelumnya akan dilakukan yaitu rencana bangunan.

Semua spesifikasi teknis, kinerja kapal dan pemesanan material akan ditinjau dan dianalisis. Output dari proses desain ini adalah seperangkat gambar, gambar general arrangement dan spesifikasi yang merupakan bagian integral dari dokumen kontrak pembangunan kapal. Hasil dari tahap desain kontrak antara lain:

Spesifikasi kapal
Lines plan
Gambar lain-lain
General arrangement
Desain baling-baling
Diagram system navigasi
Analisis system perpipaan
Analisis system ventilasi dan pendingin udara
Kondisi pembebanan,
Analisis stabilitas kerusakan,
Model hidrodinamika hasil pengujian,
Rencana pemeliharaan,
Perkiraan biaya,
Rencana produksi,
Dan lain-lain

TAHAP DESAIN DETAIL

Ketika proses desain bergeser ke desain detail, galangan kapal memiliki peran kunci bukan pemilik kapal.Input utama pada tahap ini adalah data dari tahap sebelumnya seperti data kontrak, dokumentasi, data pembelian. Pada tahap desain rinci, standar dan katalog yang didefinisikan dalam desain dasar adalah dokumen referensi.

Selanjutnya, perhitungan rinci dilakukan seperti analisis struktural dan getaran.

Definisi lengkap dari semua bahan dan perlengkapan akan tercapai. Semua desain struktural, sistem, diagram, dan gambar manufaktur, dan semua spesifikasi teknis akan diselesaikan. Desain menjadi berorientasi blok atau zona dan perincian setiap zona dan blok menjadi zona-zona kecil akan ditentukan.

Selain itu, haluan, buritan, ruang mesin, dan superstruktur dirancang secara rinci dan gambar yang sesuai dihasilkan. Rencana ini mempertimbangkan pengaturan pemasangan dan proses perakitan blok lambung. Beberapa informasi produksi seperti persiapan las, nomor identifikasi dan struktur perakitan juga ditentukan.

Gambar mendetail, model produk 3D yang terdefinisi penuh pada tingkat potongan dan bagian struktural mengambil bentuk yang tepat, BOM, dan estimasi berat yang tepat adalah keluaran terpenting dari tahap ini.

Contract data

General plan
Tanks plan
Contract specifications

Data

Sections distribution plan
Basic planning
Construction method

Data from basic design

Documents from basic design
Data model

Data

Maschinery installation plan
Coordination
Fundament

Purchase data

Datasheets of main components
Selection of suppliers

Detailed design

Further development of the 3D model
Piece part definition
Exact shape of structural parts
Coordination with other departments
Specification of material requisition
Preparation for production

Output

Detail drawings
3D model as basis for production control
Weight calculation in blocks
Bills of material
Input for production

TAHAP DESAIN DAN PERENCANAAN PRODUKSI KAPAL

Pada tahap ini, informasi desain diatur dalam rencana rinci yang berisi informasi komponen. Definisi proses produksi dibuat pada tahap ini berdasarkan model data detail yang ada. Evaluasi solusi yang dikembangkan dari tahap sebelumnya mengenai kemampuan manufaktur juga dilakukan di sini.

Strategi konstruksi termasuk struktur perakitan, perencanaan sumber daya, simulasi produksi dan urutan dan hierarki perakitan didefinisikan. Perencanaan sumber daya terdiri dari penugasan tenaga kerja, area konstruksi, crane, peralatan, waktu sebagai fungsi produk dan proses serta pemasok eksternal dan aliran semua bagian dan rakitan. Berfokus pada metode manufaktur yang optimal, proses pengelasan dan persiapan las yang tepat dipilih.

Solusi untuk proses hilir disiapkan dan divalidasi pada tahap ini seperti data kontrol robot (pemotongan, pengelasan dan pembengkokan pelat dan profil), penjajaran pelat dan profil, kontrol alat dan kualitas (pola pembengkokan) serta informasi bengkel (perakitan denah, sketsa pipa). Spesifikasi yang diimplementasikan secara tidak benar yang dirumuskan dalam proses preliminary design atau persyaratan yang diabaikan dapat diperiksa dan dilaporkan dalam tahap desain ini.

Detail design

Data model
Detail drawings
Standard parts lists

Production resource planning

Construction method
Date deadlines
Excess material

Outfitting

Additional informationregarding installations

Production

Coordination of construction of assemblies
Additional information

Nesting

Marking

Production design

Construction of the assembly structure
Constrol of structural piece parts
Creation of production-lists

Output

Workshop information
Check lists
Standard piece parts lists
Robots control data
Production control through data model

Metode Perancangan Kapal

Dengan mengetahui ilmu atau teori kondisi kapal, maka perancang kapal lebih mudah mengembangkan diri serta menyelesaikan rancangan kapal dengan metode apapun. Dalam hal perancangan kapal terdapat beberapa metode yang ada. Metode ini dapat dikombinasikan dengan berbagai teori dan pengalaman sehingga antara satu metode dengan metode lainnya pun bisa dikombinasikan. Namun secara umum terdapat 4 metode yang sudah banyak dikenal saat ini, 4 Metode Perancangan kapal diantaranya adalah:

Metode Perbandingan (Comparison Method)
Metode Statistik (Statistic Method)
Metode Trial and Error
Metode Solusi Kompleks (Complex Solution Method)

1. Metode Perbandingan

Metode perbandingan kapal cukup populer sebab metode ini dipakai berdasarkan pada pengalaman-pengalaman para ahli yang berkaitan. Metode perbandingan ini cukup sederhana dan seringkali digunakan untuk menghemat waktu selama merancang kapal. Jenis metode perancangan menggunakan perbandingan kapal, dilakukan dengan mengambil data-data kapal yang telah sudah dibangun sebelumnya dimana kapal yang similiar atau hampir sama dengan kapal yang akan dirancang. Namun kelemahan pada metode perbandingan adalah tidak bisa digunakan untuk menciptakan tipe dan jenis kapal baru.

Langkah utama untuk menggunakan metode perbandingan ini adalah dengan mencari ukuran utama dari kapal pembanding seperti panjang kapal (LPP), panjang kapal keseluruhan (LOA), lebar kapal (breadth), Draught/ Sarat (T), Tinggi (H), Displacement, DWT, Service speed (Vs) dan lain-lain.

2. Metode Statistik

Metode statistik adalah metode kapal rancangan dengan menggunakan data statistik kapal yang telah jadi, dengan menganalisis berdasarkan persamaan statistik. Dalam metode ini ukuran beberapa kapal pembanding di komparasi dimana variabel dihubungkan kemudian ditarik suatu rumusan yang berlaku terhadap kapal yang akan dirancang. Data yang dikumpulkan seperti aspek rasio L/B , B/T , L/D pada similar ships atau pada kapal model yang tipe dan jenisnya sama tapi memiliki ukuran yang berbeda.

Tahapan dalam metode statistik adalah:

Mencari dan mencatat ukuran utama kapal pembanding (kurang lebih 5 kapal atau lebih banyak semakin baik)
Mencatat rasio ukuran utama kapal pembanding
Mencari persamaan dari nilai rasio ukuran dari kapal pembanding atau bisa dengan mencari nilai rata-rata ukuran kapal pembanding
Membuat grafik rasio ukuran utama vs DWT dan menentukan rasio untuk kapal yang akan dibuat berdasarkan nilai DWT yang dipesan owner
Menentukan Cb, Cm, Cp, Cw, dan Displacement

3. Metode Trial and Error

Metode ini diambil suatu harga dari beberapa formula yang digunakan seperti meetode kapal pembanding, metode statistik ataupun metode lainnya. Metode ini memiliki ketelitian yang sangat tinggi, hanya saja perhitungan dan data yang dikumpulkan lebih banyak, sehingga menambah pekerjaan dan membutuhkan waktu dan peralatan yang cukup banyak dan mahal. Proses desain kapal memiliki sifat iteratif yang paling umum digambarkan oleh spiral desain yang mencerminkan desain metodologi dan strategi.

Untuk melaksanakan metode ini, designer harus memiliki keterampilan dan pengetahuan yang baik. Hal tersebut dikarenakan data antara satu dengan yang lainnya saling berikatan untuk mendesain spiral. Metode ini harus dilakukan dengan kehati-hatian dan selalu dilakukan pengecekan terhadap hasil yang kadang kurang memuaskan. Jenis metode ini sering dipakai untuk menciptakan tipe-tipe kapal baru yang dimulai dari data perkiraan dengan memperhatikan prinsip optimasi teknik dan ekonomis dari sebuah kapal.

4. Metode Solusi Kompleks

Metode ini adalah gabungan dari metode-metode diatas. Ukuran–ukuran utama kapal diperoleh dengan jalan menghitung atau secara analitik dari harga perbandingan (ratio) yang dianggap sangat penting, untuk membentuk suatu rangkaian perencanaan. Metode ini dianggap cukup baik sebab cukup teliti dan hampir tidak diperlukan lagi koreksi dari rancangan secara berarti.

Langkah-langkah metode ini adalah sebagai berikut:

Perhitungan Displacement
Perhitungan Tenaga Penggerak untuk kecepatan yang ditentukan
LPP = f (Displcement, v) menggunakan formula yang cocok
Cb = f (lpp, v) sesuaikan formula dengan diagram-diagram
D/T = f (Displacement, lpp, Cb) untuk menyesuaikan kapasitas ruang muat
B = Volume/ (L x T x Cb)
T/B = f (D/T, Heeling Moment) untuk penyesuaian stabilitas
Perhitungan freeboard untuk mengontrol tinggi (D=H)

Ilmu Kapal dan Logistik