Prediksi Beban Hidrodinamika Slamming Pa

31/8/2016

Membangun Sinergi Riset Nasional untuk Kemandirian Teknologi – Ristekdikti

Kementerian Riset Teknologi Dan Pendidikan Tinggi
Republik Indonesia

TENTANG
KAMI

PRODUK
HUKUM

INFORMASI
PUBLIK

LAYANAN
PUBLIK

DIREKTORI

LELANG

Homepage > Kabar > Membangun Sinergi Riset Nasional untuk Kemandirian Teknologi

Membangun Sinergi Riset Nasional untuk
Kemandirian Teknologi
KABAR

3 DEC 2015

  

Direktur Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan (Dirjen Risbang)
Muhammad Dimyati membuka acara Seminar Ilmiah tentang Insentif Riset

http://www.ristekdikti.go.id/membangun­sinergi­riset­nasional­untuk­kemandirian­teknologi/

1/7

31/8/2016

Membangun Sinergi Riset Nasional untuk Kemandirian Teknologi – Ristekdikti

Muhammad Dimyati membuka acara Seminar Ilmiah tentang Insentif Riset
Sistem Inovasi Nasional (Insinas) 2015 pada Kamis, 3 Desember 2015. 
Seminar yang digelar di Ballroom Hotel Harris Bandung Jawa Barat turut
dihadiri oleh Direktur Riset dan Pengabdian kepada Masyarakat Ocky
Karna Radjasa selaku Panitia Pelaksana, Para Peneliti, Akademisi, Industry
dari Kalangan Pemerintah maupun Pengusaha.
Riset iptek dan inovasi merupakan hal penting yang dapat mendukung
upaya peningkatan kualitas pertumbuhan ekonomi Indonesia. Kemajuan
ekonomi Indonesia tidak dilihat dari laju pertumbuhannya saja, tapi juga
dilihat dari seberapa besar riset dan inovasi yang dilakukan. Terkait hal
tersebut, salah satu upaya Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan
Tinggi (Kemenristekdikti) untuk mendorong riset dan inovasi adalah
melalui pendanaan riset yang dinamakan Insentif Riset SINas. Instrumen
kebijakan

ini

ditujukan

untuk

mendorong,

mendongkrak

atau

mempercepat kegiatan riset di lembaga-lembaga riset untuk mencapai
target risetnya.
“Jika Indonesia ingin menang dalam persaingan maka kita harus
menjadikan Iptek sebagai  bagian dari politik berkehidupan kita”, ujar M.
Dimyati.
Dalam paparannya M. Dimyati juga mengatakan bahwa jumlah proposal
riset penelitian yang mendaftar pada program Insentif Riset menunjukan
peningkatan dari tahun ke tahun yaitu dari 1.200 proposal pada tahun
2007 naik menjadi 3.584 di tahun 2009 dan naik terus menerus hingga
4.149 proposal pada tahun 2011, akan tetapi kecenderungan peningkatan

tersebut tidak berlangsung lama bahkan mulai 2013 menurun menjadi
2.150 proposal dan pada tahun 2015 semakin berkurang dari 2.000
proposal yang diajukan.
Kemenristekdikti sedang menyeleseikan satu kebijakan yang terkait
dengan pembangunan Nasional Iptek, kebijakan tersebut berupa Grand
Design Riset Nasional yaitu satu dokumen yang akan dirujukan seluruh
institusi penelitian dan pengembangan sehingga bukan hanya berlaku
pada lingkungan Kemenristekdikti tetapi juga seluruh agraris yang
bernaung dibawah kementerian atau kelembagaan karna merupakan
bagian dari tim pokja Grand Design Riset Nasional.
http://www.ristekdikti.go.id/membangun­sinergi­riset­nasional­untuk­kemandirian­teknologi/

2/7

AGENDA ACARA
SEMINAR ILMIAH INSINAS 2015

DENAH RUANG SIDANG

1

AGENDA ACARA
SEMINAR ILMIAH INSINAS 2015
SEMINAR HARI PERTAMA
Hotel Harris, Jl. Ciumbeleuit 50, Bandung,
Kamis, 3 Desember 2015

RUANG BRIGT 1 & 2

WAKTU

SIDANG PLENO

KETERANGAN

08:00*D*08:30

**Regristrasi

MC

08:30*D*08:40

*Laporan*Ketua*Panitia*Seminar*(Direktur*Riset*dan*Pengabdian*kepada*Masyarakat)*

Prof.*Dr.*Ocky*Karna*Radjasa

08:40*D*09:00

*Sambutan*Dirjen*Penguatan*Riset*dan*Pengembangan*sekaligus*membuka*acara*Seminar*
Dr.*Muhammad*Dimyati
Insentif*Riset*Sistem*Inovasi*Nasional*(INSINAS*2015)

09:00*D*09:30

*Presentasi*(Sharing*Pengalaman),*topik*:
Dr.*Fajar*Hari*Sampurno
”Berinovasi*dan*bersinergi*guna*menghasilkan*produk*riset*inovatif*yang*diterima*pasar”.

09:30*D*09:45

Rehat*Kopi

MC

2

RUANG 05: FRIENDLY-3
TEKNOLOGI HANKAM, TIK, TRANSPORTASI, DAN PANGAN
Jumat, 4 Desember 2015

No.

Waktu

Kode

Judul

Peneliti Utama

Sesi 1:
1

08:45 - 09:00

RT-2015-0607

Rancang Bangun Sistem Mobile Electronic Support Measure (ESM) 2-18 GHz dengan
Sensitivitas Sinyal dan Akurasi Posisi Yang Tinggi untuk Identifikasi Tipe dan Lokasi Radar Yuyu Wahyu, MT, Dr.Ir.
serta Persenjataan Elektronik Musuh

2

09:00 - 09:15

RT-2015-0193

Rancang Bangun Sub-Sistem Radar Terintegrasi pada Frekuensi 9.4 GHz dengan
Menggunakan Teknologi Surface Mount Technology (SMT)

Deni Permana Kurniadi, ST

3

09:15 - 09:30

RT-2015-0249

Pengembangan Sistem Antena Radar Indonesia Sea Radar (ISRA) Generasi Ke Dua

Folin Oktafiani, ST, MT

4

09:30 - 09:45

RD-2015-0309

Sistem Radar MIMO untuk Kapal Selam Nasional

Puji Handayani

09:45 - 10:15

Diskusi

Sesi 2:
5

10:15 - 10:30

RT-2015-0379

Kampas Rem Hibrid Komposit untuk Kendaraan Murah

I Dewa Gede Ary Subagia, ST.,
MT., Ph.D

6

10:30 - 10:45

RT-2015-0603

Pengembangan Sistem Pelacak Lokasi Kecelakaan Pesawat (Tracer system of air crash
location)

Siswayudi Azhari

7

10:45 - 11:00

RD-2015-0080

Desain Dan Analisis Sandi BCF.

Yusuf Kurniawan, Dr.

11:00 - 11:30

Diskusi

11:30 - 14:00

Isoma

Sesi 3:
8

14:00 - 14:15

RT-2015-0526

Pengaruh Penggunaan Vertical Missile Terhadap Stabilitas Dan Distribusi Tekanan Dalam
Arifin, MT. Ir.
Perencanaan Kapal Selam.

9

14:15 - 14:30

RT-2015-0243

Rancang Bangun dan Uji Hidrodinamika Optimasi Propeller Kapal Selam Mini 22 M yang
Berefisiensi Tinggi Serta Kavitasi Rendah

Nurwidhi Asrowibowo, ST

10

14:30 - 14:45

RD-2015-0258

Teknologi Hidrodinamika Captive Model Test Guna Menunjang Sistem Olah Gerak Kapal
Selam Di Perairan Terbatas.

Nurcholis, ST

11

14:45 - 15:00

RT-2015-0274

Pengaruh damage stability terhadap kinerja kapal selam

Ir. Hari Subagja

15:00 - 15:30

Diskusi

15:30 - 16:00

Rehat Cofee

Sesi 4:
12

16:00 - 16:15

RT-2015-0287

Rekayasa Komponen Hydroplane sebagai Alat Kendali Manuver Vertikal Kapal Selam
Nasional

M. Ridwan Utina, Ir

13

16:15 - 16:30

RT-2015-0108

Kajian Eksperimental Beban Hidrodinamika Slamming Untuk Analisa Fatigue Komponen
Struktur Badan Tekan Kapal Selam

Dr. Ir. Wibowo Harso Nugroho,
M.Sc

14

16:30 - 16:45

RT-2015-0398

Pengembangan Platform Kapal Perang Nasional Tipe Perusak Kawal Rudal (PKR).

Aries Sulisetyono, ST, MASc, PhD

16:45 - 17:30

Diskusi

17:30

Selesai

Pakar: Aldi John

Moderator: Pancara Sutanto

Notulen: Richie Marselino
16

PREDIKSI BEBAN HIDRODINAMIKA SLAMMING PADA
STRUKTUR BADAN TEKAN KAPAL SELAM
Wibowo H. Nugroho 1) , M. Zaed Y2), Nanang JH P urnomo 1), R.K. Priohutomo 3)
1

Hydro-elasticity Group, IHL, UPT – BPPH, BPPT
2
Div. Teknologi PT. PAL Indonesia
3
Mahasiswa Pasca Sarjana FTK ITS
Bandung, 3 - 4 November 2015
ABSTRAK

Paper ini mempresentasikan sebuah kajian teknis prediksi beban slamming melalui kombinasi antara
pendekatan numerik dan pengamatan eksperimental melalui model hidroelastik kapal selam dimana
prediksi beban dinamis yang terjadi saat kapal selam dalam kondisi darurat harus berlayar di laut yang
bergelombang atau dalam kondisi darurat harus muncul dengan cepat kepermukaan laut. Beban dinamis
yang merupakan beban hidrodinamika saat kapal selam ini muncul ke permukaan air laut serta berlayar
di permukaan air laut yang mana kapal selam akan mengalami beban ”slamming” karena kombinasi
gerakan angkat (heave) dan angguk (pitch) sebagai respon atas gelombang permukaan dan kecepatan
munculnya kapal selam ke permukaan air laut. Pemodelan numerik untuk mendapatkan respon gerakan
berupa gerak dan kecepatan relatif terhadap permukaan air laut dilakukan dengan mengaplikasikan
teori strip 2 – D linear, kemudian dengan menggunakan model hidroelastik 3 – segmen prediksi beban
slamming dilakukan uji jatuh (fall test) dikolam uji. Perilaku gerak slamming diamati dengan melakukan
uji pukul (hammer test) saat model kapal selam ditarik di kolam TT. Besaran beban (amplitudo) dari
slamming yang diperoleh dari pengujian ini dibandingkan dengan hasil tekanan impak dari metode
Statovy & Chuang yang telah mapan untuk kapal permukaan dimana menunjukkan pola kedekatan yang
saling mendukung. Akhirnya, hasil kajian ini dapat digunakan sebagai dasar untuk menentukan kekuatan,
umur pakai dan ukuran komponen struktur kapal selam yang terkena beban slamming.
Kata Kunci : kapal selam, model hidroelastis, slamming
I.

PENDAHULUAN

Kemandirian bangsa dalam bidang militer riset dan
pengembangan Alusista dalam negeri adalah suatu
keharusan bagi bangsa Indonesia. Dimana hal ini
juga berlaku pada desain dan pembangunan kapal
perang
untuk mengawal keutuhan
Negara
Kesatuan Republik Indonesia (NKRI) yang
memiliki luasan daerah maritim mencapai dua
kalinya dari luas daratan. Dengan kondisi seperti
ini adalah wajar dan masuk akal bila NKRI
mempunyai angkatan laut yang kuat dimana
tentunya mempunyai suatu armada kapal tempur
yang handal untuk mempertahankan dan
mengamankan kedaulatan negara. Berkaitan
dengan peningkatan kemandirian bangsa dalam
bidang
militer
penguasaan
riset
dan
pengembangan Alpalhan dalam negeri merupakan
suatu keharusan dimana salah satu aspeknya adalah
melakukan desain dan pembangunan kapal selam

yang murni oleh bangsa Indonesia sehingga aspek
kerahasiaan teknologi tetap terjaga. Dengan
dikuasainya teknologi desain dan rancang bangun
kapal selam tentunya akan meningkatkan efek
penggetar (deterent effect) dari bangsa Indonesia
terhadap kekuatan asing yang ingin menguasai atau
mempermainkan bangsa ini.
Aspek penting yang akan dikaji pada penelitian ini
adalah beban hidrodinamika pada komponen
struktur badan tekan kapal selam. Dimana
komponen struktur ini merupakan bagian utama
yang harus diperhatikan kehandalannya karena
harus mampu menahan beban – beban gaya statis
dan dinamis yang terjadi pada kapal selam. Beban
statis yang sangat dominan adalah tekanan
hidrostatik karena kedalaman operasionalnya,
tetapi ada yang tidak kalah pentingnya adalah
beban
dinamis
yang
merupakan
beban
hidrodinamika saat kapal selam ini muncul ke
permukaan air laut serta berlayar di permukaan air

laut dimana kapal selam akan mengalami beban
”slamming” karena kombinasi gerakan angkat
(heave) dan angguk (pitch) sebagai respon atas
gelombang permukaan dan kecepatan munculnya
kapal selam ke permukaan air laut. Hal ini
ditampilkan berupa hasil simulasi numerik pada
Gambar 1.

Gambar 1. Kejadian slamming pada Kapal Selam
Peristiwa ini dapat menimbulkan beban yang
sangat besar serta bersifat sesaat (transient) tetapi
berulang hal ini sangat berbahaya dan biasa
disebut dengan ”whipping”. Frekuensi ”whipping”
ini erat kaitannya dengan frekuensi natural dari
struktur badan kapal selam tersebut. Kejadian
”whipping” ini sangat berkonstribusi pada
kelelahan (fatigue) komponen struktur badan
tekan kapal selam serta dapat mengganggu kinerja
peralatan elektronik maupun mekanik yang ada di
kapal selam saat beroperasi. Pada kondisi ekstrim
struktur kapal dapat mengalami kerusakan yang
parah seperti keretakan atau path menjadi dua
bagian dimana mempunyai pengaruh yang sangat
fatal bagi personel kapal selam saat melakukan
operasinya.
Seperti diketahui karena riset ini termasuk kategori
riset militer jadi tidak begitu banyak informasi
yang didapat. Kegiatan penelitian kapal selam ini
mengacu pada dasar desain tipe U209 dimana
untuk mendapatkan informasi tentang desain kapal
selam
tipe
209
dilakukan
penelusuran
menggunakan
internet
sehingga diperolah
informasi gambar desain serta dimensi di situs en

wikipedia dan defence.pk. Riset tentang perilaku
slamming pada kapal selam termasuk kategori
rahasia karena merupakan informasi yang sensitif
tentang kapasitas dan lokasi kekuatan struktur
badan tekan kapal selam. Jadi dalam melakukan
kegiatan ini mengacu pada pengaturan eksperimen
untuk pengukuran beban slamming pada kapal
permukaan seperti yang diuraikan pada pekerjaan
dari Rousset et al (2005) untuk model kaku penuh
dan Kapsenberg et al (2002) pada model kapal
dengan dua segmen serta Lavroff et al (2007)
untuk 3 segmen. Perilaku slamming mengarah ke
kejadian
whipping
merupakan
fenomena
hidroelastis kapal pada umumnya dimana
dijelaskan pada kuliah singkat oleh Hermunstad
(2007). Kajian teknis ini pada dasarnya ingin
mendapatkan beban whipping yang didahului oleh
peristiwa slamming yang sifatnya sementara
(transient).
Pada situasi ini kapal selam akan mengalami
beban impuls yang berlebihan, sehingga akan juga
mengalami beban hidrodinamik yang sangat besar.
Perlu diketahui bahwa beban impak ini bersifat
sementara(transient)
dan dapat menyebabkan
kerusakan struktur yang parah. Meskipun beban
impak ini bervariasi dalam karakteristiknya seperti
besarnya, waktu serta durasi yang meningkat
selama beban berlangsung, semua melibatkan
beban impak dengan kecepatan relatif tinggi
antara permukaan bebas dari air laut dengan
struktur lambung kapal selam. Beban impak ini
transien dan bisa sangat non - linear dan sangat
dipengaruhi oleh respon dinamik dari struktur
lambung. Dengan demikian penentuan jumlah
beban impak atau tekanan sangat penting untuk
keperluan desain struktur lambung kapal selam.
Banyak peneliti telah melakukan studi dalam
mengembangkan metode memprediksi beban
Slamming. Sebuah kompilasi komprehensif teknik
metode prediksi Slamming dan prosedur analisis
telah dilaporkan oleh Komite Struktur Kapal (SSC1995). Laporan ini berisi tentang evaluasi terhadap
beban impak hidrodinamik pada lambung kapal di
mana fenomena ini masih belum sepenuhnya
dipahami. Oleh karena itu, pehitungan desain yang
lebih akan sangat bergunaatau metode bagaimana
fenomena ini harus dihindari dari perspektif
operasional, dan / atau bagaimana pengaruh
berbahaya beban dinamik ini harus benar harus
dihindari dalam desain struktur. Karena beban
impak slamming ini terjadi pada ~ 2 milidetik,
maka studi eksperimental stres slam telah terbukti
sangat berguna, khususnya uji model kapal
kontainer yang dilakukan oleh J Ramos et al

(2000) di mana model hidroelastis digunakan.
Salah satu kesimpulan menyatakan bahwa teori
linear strip yang digunakan untuk penentuan
gerakan kapal sesuai dengan cara yang sangat
memuaskan dengan hasil eksperimen untuk semua
frekuensi gelombang dan ketinggian gelombang
yang berbeda. Eksperimen juga menyimpulkan
bahwa non-linearitas terkait dengan getaran
struktur akibat beban Slamming dan prinsip
superposisi tampaknya menjadi asumsi yang
masuk akal. Timmo kukannen (2010) disajikan
metode untuk prediksi beban gelombang untuk
struktur laut. Metodenya juga dianggap nonlinearitas dari beban gelombang dan efek pada
beban frekuensi tinggi seperti Slamming.
Penyelidikan baru-baru ini Slamming dilakukan
oleh Ahmed A. Swiden (2014), di mana beban
bekerja pada catamaran dengan menerapkan finite
volume dengan komputasi fluida dinamika (CFD).
Metode ini digunakan untuk memprediksi besarnya
dan puncak nilai tekanan Slamming. Ditemukan
bahwa tekanan yang dihitung jauh dari impak awal
di mana slamming
terjadi mengakibatkan
memprediksi tekanan Slamming lebih rendah.
Makalah ini mempresentasikan sebuah kajian
teknis prediksi beban slamming melalui kombinasi
antara pendekatan numerik dan pengamatan
eksperimental melalui model hidroelastik kapal
selam dimana prediksi beban dinamis yang terjadi
saat kapal selam dalam kondisi darurat harus
berlayar di laut yang bergelombang atau dalam
kondisi darurat harus muncul dengan cepat
kepermukaan laut. Metodologi yang disajikan
dalam makalah ini adalah sebagian dari metode
Wibowo HN dan AS Mujahid (2015) untuk
aplikasi pada lambung kapal selam.
II.

PEMODELAN
GERAK
DENGAN STRIP TEORI

KAPAL

Hasil pemodelan seperti yang ditampilkan pada
Gambar 1, di bagian pendahuluan didapat dengan
menggunakan perangkat lunak berbasis strip teori
dimana untuk melakukan prediksi beban slamming
ini yang pertama dilakukan adalah mendapatkan
performansi seakeeping dari hasil analisa simulasi
numerik hidrodinamika gerakan kapal yang
dipresentasikan dalam nilai RAO (Response
Amplitude Operators). RAO atau Transfer
Function yaitu nilai rasio antara Spektral density
dari gelombang dan Spektral density gerak dan
kecepatan relatif untuk setiap frekwensi
gelombang encounter (Seakeper-User Manual,
2006).

Hu 

u a  e 

 a  e 



S uu  e 
S   e 

(1)

dimana: Hu = response function of a signal
u,Ua( e) = amplitude of frequency  e of signal u,
 a( e) = amplitude of frequency  e of wave
elevation , Suu( e) = spectral density of signal u,
S( e) = spectral density of wave elevation .
Dari perhitungan RAO di atas secara statistik
gerak dan kecepatan relatif dari permukaan air laut
pada masing – masing lokasi yang diinginkan
pada kapal selam akan diperoleh.
Secara teoritis saat kapal selam
mengalami
slamming harus mempunyai dua kondisi (User
manual Seakeeper, 2006) yaitu; (i) adalah saat
haluan munvul dari permukaan air laut gerak
relatif vertikal harus lebih besar dari sarat di
haluan. Dan (ii) kecepatan relatif di haluan
terhadap permukaan air laut saat kejadian impak
harus lebih besar dari kecepatan tertentu (treshold
velocity)u*. Kecepatan
ini berdasarkan
eksperimen dengan berbagai bentuk kapal dapat
ditulis sebagai berikut:

u* 

0.0195 B
Lg
b

(2)

Dimana
B adalah lebar keseluruhan kapal di
amidships; b adalah setengah lebar pada stasion
0.25L dari haluan, pada posisi 0.03B di atas lunas ;
L adalah panjang dari kapal.
Rencana garis dari kapal selam yang dikaji
berupa kapal selam sekelas Type U – 209 dan
mempunyai ukuran utama LPP = 61,26 m, B =
6,2m, HOA = 11.65 m and T = 5.5 m
diperlihakan pada Gambar 2. Lokasi prediksi
beban hidrodinamika karena slamming yang
diperlihatkan pada Gambar . 2 ditentukan
berdasarkan pengaruh beban ini terhadap kinerja
kapal selam. Lokasinya adalah sebagai berikut
sekitar seperempat panjang kapal dari haluan
dimana terdapat tempat penyimpanan torpedo,
lokasi disekitar tengah kapal (midship) dimana
terdapat ruang control dan periskop serta lokasi
seperempat dari buritan dimana terdapat mesin
penggerak kapal selam.

III.

Gambar. 2. Body plan dari Kapal Selam Sekelas
Type U - 209

PREDIKSI BEBAN HIDRODINAMIKA
SLAMMING MELALUI UJI MODEL
KAPAL SELAM

Seperti diketahui bahwa beban slamming
merupakan beban nonlinear dan bersifat sangat
cepat (transient) dan berkontribusi besar terhadap
kelelaham struktur. Untuk mendapatkan fenomena
ini maka perlu dilakukan percobaan melalui model
hidroelastis kapal selam dimana sifat elastisitas
material struktur kapal selam juga dimodelkan.
Secara ideal pengukuran beban slamming
dilakukan saat kapal selam meluncur dipermukaan
air bergelombang, akan tetapi karena fasilitas
pembangkit tenaga gelombang mengalami
kerusakan maka pengujian model terdiri dari dua
bagian yaitu (1) Pengujian jatuh (fall test) yang
bertujuan
mendapatkan
besaran
beban
hidrodinamika slamming ie Amplitudonya dan (2)
Pengujian moda basah (wet mode) saat kapal
selam ditarik dengan kecepatan operasional
dilakukan uji ketuk (hammer test) yang bertujuan
mendapatkan karakteristik beban slamming ie
durasi beban berlangsung.

Gambar. 3. Lokasi penentuan beban hidrodinamika
slamming pada kapal selam
Pada simulasi ini kapal selam ini beroperasi
diasumsikan muncul dipermukaan air dengan
kondisi lingkungan mengikuti
formula
JONSWAP dengan Hs = 5 m Tp = 13.772 detik
atau
sea state 6. Densitas spectral dari
gelombangnya diperlihatkan pada Gambar 4.
Gambar 5. Pemodelan Badan tekan KapSel
berdasarkan kesamaan elastisitas

Gambar 4. Spectral density gelombang Hs = 5m,
Tp = 13, 782 s

Pekerjaan pengujian tentunya dapat dilaksanakan
dengan membuat model hidroelastis kapal selam
3 - segmen dimulai dengan tahap pembuatan
gambar kerja (produksi) dari model. Skala model
dari kapal selam ini dipilih sebesar 1 : 30 dengan
pertimbangan ini adalah ukuran model kapal yang
sesuai jika pengujian yang dilakukan pada tanki
tarik (TT). Bahan model kapal dibuat dari bahan
fiberglass dengan sambungan antar segmen
menggunakan batang baja. Batang baja ini akan
mempertimbangkan kesamaan elastisitas yang
diperoleh dari hasil pemodelan numerik,dan
dilakukan perhitungan pemodelan kesamaan
elastisitas seperti yang diperlihatkan pada Gambar

5. Pemodelan numerik untuk menentukan moda
pertama struktur agar sama dengan batang besi “
backbone” diperlihatkan pada Gambar 6. Untuk
perakitan besi “backbone” sebagai model elastik
badan tekan kapal selam diperlihatkan pada
Gambar 7. Persiapan instrumentasi untuk
pemasangan accelerometer dan strain gauge pada
model kapal selam diperlihatkan pada Gambar 8.

c. Sehingga frekuensi gelombang
diskalakan sebagai  m   s 

dapat

d. Dan waktu t m  t s 
e. Kemudian bagian utamanya adalah
menskalakan properti elastis dari balok
kapal
(hull
girder)
yaitu

EI m  EI s 5

dimana EI merupakan

kekakuan tekuk (bending
Untuk selanjutnya pengujian model dapat
dilaksanakan di kolam tarik (Towing Tank).
III.1. PENGUJIAN JATUH MODEL KAP AL
SELAM
Gambar 6. Mode Shape pertama Badan Tekan
Kapsel berkisar 15,478 Hz

Gambar 7. Perakitan besi “backbone” sebagai
model elastik badan tekan kapal selam

Gambar 8. Pemasangan “accelerometer” pada ½l
dari haluan model kapal selam
Dalam melakukan
pembuatan model dan
eksperimen kaidah hukum sebagai berikut adalah
suatu keharusan;
a. Faktor skala geometri dimana  

Ls
,
Lm

Ls adalah panjang kapal dan Lm merupakan
panjang model
b. Skala Froude, dimana angka Froude
dari kapal harus sama dengan model

V
gL

Beban hidrodinamika impak karena slamming di
penelitian ini diperoleh dengan mengukur besar
percepatan yang terjadi pada model kapal selam
saat menghantam permukaan air kolam. Prosedur
uji diperlihatkan pada Gambar 9 hingga Gambar
12. Pada Gambar 9 diperlihatkan persiapan “fall
test” dimana model hidroelastis kapal selam
digantung dengan krane. Selanjutnya pada Gambar
10 diperlihatkan model hidroelastik kapal selam
dilepaskan dari krane menggunakan “release
mechanism”. Kemudian di Gambar 11 terlihat
model hidroelastik kapal selam menghantam air.
Terakhir ditampilkan pada Gambar 12 model
hidroelastik kapal selam kembali mengapung.
Variasi ketinggian dari permukaan air kolam
berdasarkan hasil perhitungan numerik dengan
strip teori berupa data ketinggian dan kecepatan
relatif terhadap permukaan air laut saat terjadinya
peristiwa slamming. Data ketinggian jatuh Data
Ketinggian Jatuh Model Kapal Selam untuk
Mendapatkan Beban slamming Hasil dari
Pendekatan Numerik diperlihatkan pada Tabel 1.
Respon beban slamming dari model hidroelastis
kapal selam diukur berdasarkan uji jatuh (fall test)
dengan acuan dari hasil perhitungan numerik
respon gerakan kapal selam untuk tinggi dan
kecepatan signifikant relatif dari permukaan air
laut pada peristiwa slamming. Selanjutnya untuk
kecepatan relatif dilakukan konversi tinggi dari
permukaan air laut menggunakan formula jatuh
bebas.

Tabel 1. Data Ketinggian Jatuh Model Kapal Selam
untuk Mendapatkan Beban slamming Hasil dari
Pendekatan Numerik
Height Data For Submarine

ST10_04:
Rel. vert.
velocity
ST4_04:
Rel. vert.
velocity
ST16_04:
Rel. vert.
velocity
ST10_04:
Rel. vert.
motion
ST4_04:
Rel. vert.
motion
STERN_00
: Rel. vert.
velocity
ST16_04:
Rel. vert.
motion
STERN_00
: Rel. vert.
motion
Bow0: Rel.
vert.
velocity
Bow0: Rel.
vert.
motion

Change to
Height
(m)

Model(cm)

8.258 m^2/s^2

2.874 m/s

5.747 m/s

1.683

5.61

11.663 m^2/s^2

3.415 m/s

6.830 m/s

2.377

7.92

21.641 m^2/s^2

4.652 m/s

9.304 m/s

4.412

14.71

4.889 m^2

2.211 m

4.422 m

14.74

7.860 m^2

2.803 m

5.607 m

18.69

10.582 m/s

5.707

19.02

27.994 m^2/s^2

5.291 m/s

15.416 m^2

3.926 m

7.853 m

26.18

21.667 m^2

4.655 m

9.310 m

31.03

54.750 m^2/s^2

7.399 m/s

14.799 m/s

42.352 m^2

6.508 m

13.016 m

11.161

Gambar 11. Model hidroelastik kapal selam
menghantam air

37.20
43.39

Gambar 12. Model hidroelastik kapal selam
kembali mengapung
III.2. PENGUJIAN
KARAKTERISTIK
BEBAN SLAMMING

Gambar 9. Persiapan Fall test model hidroelastis
kapal selam digantung dengan krane

Gambar 10. Model hidroelastik kapal selam
dilepaskan dari krane menggunakan “release
mechanism”

Pengujian basah menggunakan esksitasi dari palu
(hammer) dengan model kapal selam ditarik pada
kecepatan dinas sangatlah penting karena data
yang diperoleh dapat dipergunakan dalam
menentukan karakteristik struktur badan tekan
kapal selam saat mengalami beban slamming pada
kondisi
operasional.
Proses
pengujian
diperlihatkan pada Gambar 13 hingga Gambar 16
kesemuanya dilaksanakan di kolam uji tarik
dengan menggunakan kereta tarik dengan
kecepatan operasional kapal selam 16 knot (1.6
m/dt untuk skala modelnya). Pada Gambar 13.
diperlihatkan proses persiapan Wet mode shape
test dengan model free kapal selam yang ditarik.
Selanjutnya pada Gambar 14 ditampilkan Wet
mode shape test pada ¼ l dari haluan model lentur
kapal selam. Kemudian Gambar 15 ditampilkan
Wet mode shape test pada ½ l dengan model free
kapal selam ditarik. Terakhir Gambar 16. Terlihat
Wet mode shape test pada ¼ l dari buritan model
lentur kapal selam

IV.

Gambar 13. Persiapan Wet mode shape test dengan
model free kapal selam di kolam tarik.

ANALISA HASIL DAN DISKUSI

Pada bagian ini akan dibahas analisa hasil
pengujian. Contoh hasil pengukuran uji jatuh yang
berasal dari accelerometer diperlihatkan pada
Gambar 17. Hasil pengolahan data untuk semua
ketinggian pada ketiga posisi (ST 4; ST 10; ST 16)
diperlihatkan pada Tabel 2. Hasil ini menunjukkan
bahwa kecepatan impak semakin membesar
dengan bertambahnya ketinggian.

Gambar 17. Contoh hasil pengukuran uji jatuh
yang berasal dari accelerometer
Gambar 14. Wet mode shape test pada ¼ l dari
haluan model lentur kapal selam

Tabel 2. Hasil pengukuran tekanan impak melalui uji
jatuh

H Full
Fall Test (Mpa)
Scale (m)
ST4
ST10
ST16
ST4
ST10
ST16

Gambar 15. Wet mode shape test pada ½ l dengan
model free kapal selam saat ditarik

Gambar 16. Wet mode shape test pada ¼ l dari
buritan model lentur kapal selam saat ditarik.

2.378
1.683
4.412
4.422
5.607
7.853

3.523
2.524
6.451
6.465
8.170
11.402

Untuk meyakinkan bahwa hasil uji jatuh ini sesuai
kaidah fisika yang berlaku maka diperlukan
metode untuk membandingkan hasilnya. Sehingga
hasil uji jatuh dari metode ini dibandingkan dengan
Stavovy dan Chuang (ISSC-385,1995), di mana
metode mereka menyediakan prosedur untuk
menghitung Slamming tekanan impak untuk kapal
berkecepatan tinggi (HPV). Mereka memberikan
rumus empiris berdasarkan data dua dan tiga
dimensi. Metode tersebut menentukan tekanan
impak di daerah kecil dari bagian bawah lambung.
Perhitungan dilakukan pada daerah deadrise,
dimana sudut trim dan kemiringan ditentukan dari
garis kapal, rencana bodi, gerakan kapal serta
profil gelombang.

Rumus empiris untuk tekanan
diperlihatkan sebagai berikut:

pi  k1Vn2

impak

ini

(3)

Dimana,
Vn = kecepatan normal relatif badan kapal
terhadap permukaan gelombang untuk gelombang
Nilai untuk k1 ditunjukkan pada Gambar 18
sebagai garis putus-putus
Gambar 19. Perbandingan amplitude Slamming
hasil uji jatuh terhadap metode Statovy-Chuang
pada badan kapal selam

Gambar 18. Values for k1 of Stavovy and Chuang
method (SSC-385,1995)

Dari gambar perbandingan di atas terlihat bahwa
pola yang dihasilkan oleh kedua metode ini mirip
hanya untuk fall test memiliki nilai impak lebih
tinggi. Perbedaan nilai tekanan impak yang
dihasilkan oleh kedua metode ini berkisar sebesar
30%. Hal ini mungkin dikarenakan nilai k1 pada
Statovy and Chuang lebih cenderung untuk
aplikasi pada bentuk badan kapal permukaan dan
metode numerik. Hal inipun sebetulnya didukung
pula oleh Gambar 18 dimana nilai k1 dari wedge
test cenderung lebih besar.

Kebalikan dari metode uji jatuh, input data yang
diperlukan adalah kecepatan relative terhadap
permukaan gelombang, sehingga data tinggi
relative dari penyelesaian numeric harus
dikonversikan ke data kecepatan melalui formulasi
jatuh bebas. Hasil perhitungan dari metode ini di
tampilkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil perhitungan tekanan impak dengan
metode Stavovy and Chuang
V normal relatif
(m/s)
ST4
ST10
ST16
ST4
ST10
ST16

6.830
5.747
9.304
9.314
10.489
12.413

k (3-D faktor
berdasarkan
bodyplan)
0.8
0.7
0.83
0.83
0.7
0.8

Tekanan
Impak
(Mpa)
2.768
1.715
5.329
5.341
5.711
9.142

Untuk selanjutnya dibuatkan grafik perbandingan
antara kedua metode ditampilkan pada Gambar 19.

Gambar 20. Karakteristik beban slamming bagian
depan Kapsel (ST16)
Hasil dari fall test dipakai untuk menentukan
besaran amplitudo maksimum dari tekanan impak
akibat gerakan slamming. Sedangkan lama waktu
berlangsung atau durasi beban dan mekanisme
redaman (damping) / pengurangan amplitudo
tersebut akan diperoleh melalui hasil dari uji
pengujian basah menggunakan esksitasi dari palu
(hammer) dengan model kapal selam ditarik pada
kecepatan dinas. Hasil-hasil uji ini diperlihatkan
pada Gambar 20 untuk karakteristik beban
slamming bagian depan Kapsel (ST16). Kemudian

pada Gambar 21 terlihat karakteristik beban
slamming bagian tengah Kapsel (ST 10). Gambar
22 menunjukkan karakteristik beban slamming
belakang depan Kapsel (ST 04)

Gambar 21. Karakteristik beban slamming bagian
tengah Kapsel (ST 10)

Gambar 22. Karakteristik beban slamming
belakang depan Kapsel (ST 04)
Dari hasil pengujian karakteristik beban slamming
terlihat bahwa beban slamming bersifat transient
dan memiliki pola yang berbeda dari masingmasing lokasi stuktur. Pengetahuan akan hal ini
akan berguna untuk menghitung sisa umur dari
stuktur badan tekan kapal selam.
V.

KESIMPULAN

Penelitian ini telah berhasil disajikan metode untuk
memprediksi tekanan Slamming pada lambung
kapal selam untuk keperluan desain. Besaran
beban (amplitudo) dari slamming yang diperoleh
dari pengujian ini dibandingkan dengan hasil
tekanan impak dari metode Statovy & Chuang
yang telah mapan untuk kapal permukaan dimana
menunjukkan kedekatan pola yang saling
mendukung. Hasil kajian ini dapat dipakai sebagai
tambahan pada aturan konstruksi umum untuk
memperkuat beberapa bagian dari komponen
struktural di lokasi depan kapal untuk menghindari
stress yang tinggi dari bahan struktur badan tekan
karena tekanan slamming.
Akhirnya, hasil kajian ini dapat digunakan sebagai
dasar untuk menentukan kekuatan, umur pakai dan

ukuran komponen struktur kapal selam yang
terkena beban slamming.
VI.

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://defence.pk/threads/modern-submarinedesigns.98561/page
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Type_209_submar
ine
[3] Daidola John C and Mishkevich Victor,
“Hydrodynamic impact on displacement ship
hulls, an assessment of the state of the art”,Ship
Structure Committee (SSC – 385),1995
[4] Formation Design Systems Pty Ltd ,”User
Manual Seakeeper”, 1984 – 2006
[5] Hermundstad A,” Springing and whipping of
ships”, Lecture notes in Hydroelasticity,
MARINTEK (2007)
[6] J. Ramos, A. Incecik, C. Guedes Soares,
“Experimental study of slam induced stresses
in a containership”, Marine Structures 13,
(Elsevier, 2000)
[7] Kapsenberg G.K., van ’t Veer A.P., Hackett
J.P., and Levadou M.M.D.,” Whipping loads
due to aft body slamming,” 24 TH Symposium
on Naval Hydrodynamics, Fukuoka, JAPAN,
8-13 July 2002
[8] Lavroff J, Davis M R., Holloway D S., Thomas
G,” The Whipping Vibratory Response of a
Hydroelastic Segmented Catamaran Model”,
Ninth International Conference on Fast Sea
Transportation, FAST2007, Shanghai, China,
September 2007
[9] Nugroho Wibowo H and Mujahid AhmadS,
“Head Sea Slamming Pressures Prediction on a
Frigate Ship Hull (A Numerical Study).”
Prosiding WMTC 2015, 03 – 07 November,
Providence, USA
[10]
Rousset J.-M., Pettinotti B., Quillard O.,
Toularastel J.-L., Ferrant P,” Slamming
experiments on a ship model”, 20 th
International Workshop on Water Waves and
Floating Bodies (IWWWFB) - Longyearbyen,
Norway 2005
[11]
Swidan A Ahmed, Thomas A Giles,
Ranmuthugala Dev, Amin Walid, “Numerical
Investigation of Water Slamming Loads on
Wave Piercing Catamaran Hull Model”, X
HSMV – NAPLES October 2014
[12]
Timo Kukkanen, “Wave load predictions
for
marine
structures”,
Rakenteiden
Mekaniikka (Journal of Structural Mechanics)
Vol. 43, No 3, 2010, pp. 150-16