HAMBATAN ANGINA DAN HAMBATAN UDARA

HAMBATAN ANGINA DAN HAMBATAN UDARA

Disusun Oleh :
Nur Rifqi Sabila
M Gama Damarjati
Daud Martin Sihombing
Bobby Parel
Lukman Gewa Nur Hakim
Imam Cahyadi
Kholil Bayu Ardhiyanto
Listyo Ardi S
Rayroha Matonang
Mangatas Y Rajaguguk

21090114120012
21090114130090
21090114120002
21090114130104
21090114130126
21090114140143
21090114130161

21090114120069
21090114120030
21090114120049

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2016

1

Daftar Isi
PENDAHULUAN......................................................................................................................3
A. Latar belakang masalah...................................................................................................3
B. Rumusan masalah............................................................................................................3
PEMBAHASAN........................................................................................................................4
A. Hambatan Angin Dan Udara ( Raa ).................................................................................4
B. Faktor- Faktor Penyebab Terjadinya Hambatan Udara & Angin ( Raa )..........................8
C. PENGARUH DARI RAATERHADAP GERAKAN KAPAL.........................................8

D. CARA MENCEGAH ATAU MENGURANGI TERJADINYA RAA..............................8
E. CONTOH PERHITUNGAN HAMBATAN KAPAL.....................................................9

2

PENDAHULUAN

A. Latar belakang masalah
Ship Resistance (hambatan kapal) adalah salah satu aspek yang sangat penting dalam
proses mendesain suatu kapal. Karena aspek ini berujung pada biaya alias uang.
Semakin besar hambatan kapal, maka akan semakin besar pula daya mesin induk
(main engine) yang dibutuhkan untuk mendorong kapal. Semakin besar daya mesin
induk yang dipakai, tentu saja harga mesin induk sangat mahal, selanjutnya biaya
operasional kapal juga sangat mahal karena konsumsi bahan bakarnya juga sangat
banyak.
Banyak faktor yang mempengaruhi besarnya hambatan kapal, faktor yang paling
menetukan adalah bentuk lambung kapal. Faktor lainnya antara lain tonjolan-tonjolan
pada lambung kapal (appendages), kekasaran permukaan lambung kapal dan faktorfaktor lainnya. Bentuk lambung kapal adalah faktor yang memiliki pengaruh terbesar
pada hambatan kapal, oleh karena itu desain bentuk lambung harus didesain sebagus
mungkin agar memiliki hambatan yang kecil.

Ada beberapa methode yang digunakan untuk menghitung hambatan kapal,
diantaranya Holtrop, Savitsky, Latiharju, Planning dan beberapa metode lainnya.
Tiap-tiap metode memiliki karakter yang berbeda-beda, biasanya tergantung pada
jenis kapal dan lambungnya.

B. Rumusan masalah
1. Apa yang dimaksud Hambatan angin dan udara ( Raa)?
2. Apa saja Faktor- faktor penyebab terjadinya hambatan udara & angin ( raa )?
3. Apa Pengaruh dari Raa terhadap gerakan kapal?
4. Cara mencegah atau mengurangi terjadinya Raa?
5. Contoh perhitungan hambatan kapal?

3

PEMBAHASAN
A. Hambatan Angin Dan Udara ( Raa )
1. Defenisi Hambatan Angin Dan Udara
Hambatan udara dan angin pada kapal yaitu tahanan yang dialami oleh bagian dari badan
utama kapal yang berada diatas permukaan air dan bangunan atas ( superstructure)
karena gerakan kapal yang juga menyusuri udara dan adanya hembusan angin.

Kapal yang bergerak pada lautan yang tenang, akan mengalami tahanan udara akibat
gerakan bagian badan atas air kapal melalui udara.
Hembusan angin akan menimbulkan tahanan angin yang besarnya bergantung pada
kecepatan hembus angin dan arah datangnya.
2. Rumus Perhitungan
Tahanan udara dan angin pada kapal yang bergerak di air tenang dapat dituliskan sebagai
berikut :
RAA = koefisien ½ ρAT V2
Dimana : AT = luas proyeksi tranversal bagian atas air kapal
V = kecepatan kapal
ρ = massa jenis udara ( 0,00238 )
Besar koefisien bergantung pada bentuk bagian atas air kapal.
Seorang ilmuwan bernama Taylor memberikan formula luas tranversal untuk tahanan
udara dan angin pada kapal yang bergerak berlawanan dengan arah angin sebagai :
AT = B B/2 = B2 /2
Berdasarkan hasil percobaan, Taylor mendapatkan besar koefisien tahanan udara dan
angin sebesar 1,28. Maka :
RAA =1,28 ½ ρ AT (VR )2
= 1,28 x ½ x 0,00238 x B2 /2 x (VR )2
= 0,00152 x ½ x B2 /2 x (VR )2

(lbs)

Dimana : VR = kecepatan hembus angin relatif terhadap kapal (fps)
B = lebar kapal (ft)
Apabila kapal bergerak di air yang tenang, maka VR = V = kecepatan kapal
Apabila VR dalam satuan knots, maka :
RAA = 0,00435 x ½ x B2 /2 x (VR )2

; ( 1 fps = 1,689 knots )

atau :
4

RAA = 0,00435 x AT x (VR )2
Taylor membulatkan besar koefisien menjadi 0,004. Maka rumus manjadi :
RAA = 0,004 x AT x (VR )2
Seorang peneliti lain yang bernama Hughes melakukan banyak percobaan dengan
menggunakan model dimana bagian atas air kapal yang diletakkan pada air dalam posisi
terbalik dan di tarik dengan kecepatan dan sudut yang berbeda untuk simulasi kecepatan

relatif dan arah angin yang berbeda. Gambar berikut adalah sketsa dari tahanan angin
tersebut.

Gambar 1. Sketsa tahanan angin
Setelah kecepatan relatif angin dan arahnya ditentukan seperti di atas, gaya yang bekerja
pada model diukur dan hasilnya diperlihatkan pada gambar 2.

(Resultan gaya angin dan titik tangkap gaya)
Untuk angin yang arah datangnya tegak lurus sisi kapal, tahanan pada badan (hull) dan
bangunan atas (superstrukture) mempunyai koefissien yang sama. Maka, luas efektif
akan sama dengan luas proyeksi longitudinal kapal.

5

(Luas proyeksi longitudinal kapal)
Untuk angin yang arah datangnya berlawanan dengan arah gerak kapal, nilai koefisien
tahanan permukaan badan kapal di bawah geladak cuaca lebih kecil dari pada permukaan
frontal bangunan atas. Dari percobaan, Hughes mendapatkan nilai 0,31 untuk kapal
tanker, 0,27 untuk kapal cargo, dan 0,26 untuk kapal penumpang.
Untuk kebutuhan praktis, luas proyeksi transversal didapat dengan :

AT = 0,3 A1 + A2
Dimana : A1 = luas proyeksi transversal badan kapal
A2 = luas proyeksi transversal bangunan atas

Untuk mendapatkan harga K(koefisien tahanan udara dan angin), Hughes menggunakan
formula berikut :
F = K ρ (VR )2 ( Al sin2 θ) / cos ( α - θ )
Dimana F dalam lbs, VR dalam ft/sec, dan ρ adalah massa jenis udara (=0,00238).
Berdasarkan formula diatas dan hasil percobaan, Hughes mendapatkan nilai K berkisar
0,5 – 0,65 atau sekitar 0,6 untuk semua A.
Apabila VR diukur dengan satuan knots, maka :
F = K x 0,00238 x (1,689 VR )2 (Al sin2 θ + AT cos2 θ) / cos ( α - θ )
= K x 0,0068 ( VR )2 (Al sin2 θ + AT cos2 θ) / cos ( α - θ )

Untuk arah datang angin berlawanan dengan gerak kapal θ = α = 0, maka :
RAA = F = K ρ AT ( VR )2
atau
K = F / ρ AT ( VR )2
Untuk K = 0,6, didapatkan :
RAA = 0,004 x AT x (VR )2 (sama dengan rumus Taylor).

6

Untuk arah datang angin yang berlawanan dengan arah gerak kapal, Hughes
mendapatkan prinsip berikut :
1)

Tahanan total sekumpulan unit- unit terpisah pada umumnya lebih kecil dari
jumlah tahanan total dari masing- masing unit. Hal ini terjadi karena adanya efek
melindungi.

2)

Pembundaran (rounding) ujung-ujung depan bangunan atas akan mengurangi
tahanan angin dari depan. Pembundaran ujung belakang bangunan atas
memberikan efek yang kecil.

3)

Sheer pada badan bagian depan memberikan efek pelindung yang besar.

Dari pengujian yang dilakukan di terowongan angin menghasilkan harga rata- rata
koefisien tahan angin CAA sebagai berikut :
Kapal barang umum

CAA = 0,1 x 10-3

Kapal muatan curah

CAA = 0,08 x 10-3

Kapal tangki

CAA = 0,08 x 10-3

Kapal tangki yang sangat besar

CAA = 0,04 x 10-3

Kapal ikan

CAA = 0,13 x 10-3

Kapal peti kemas (tanpa peti kemas di atas geladak)

CAA = 0,08 x 10-3

Kapal peti kemas (dengan peti kemas di atas geladak) CAA = 0,1 x 103
Kapal penumpang

CAA = 0,09 x 10-3

Kapal penyeberangan

CAA = 0,1 x 10-3

7

B. Faktor- Faktor Penyebab Terjadinya Hambatan Udara & Angin ( Raa )
Ada beberapa faktor penyebab yang dapat menimbulkan hambatan udara dan angin,

yaitu :


Penyebab dari kapal itu sendiri. Kapal yang bergerak pada lautan yang tenang,
akan

mengalami tahanan udara akibat gerakan bagian badan atas air kapal

melalui udara. Hal ini merupakan faktor yang mutlak terjadi yang disebabkan
karena kekentalan udara. Tahanan yang disebabkan karena terjadi pada bangunan
atas kapal yang meliputi tabung- tabung udara, tiang mas, kran- kran dan derekderek, sekoci penolong, tali- temali dan lain- lainnya.


Dari hembusan angin, yang akan menimbulkan tahanan angin, besarnya
bergantung pada kecepatan hembus angin dan arah datangnya.

C. PENGARUH DARI RAATERHADAP GERAKAN KAPAL
Didalam buku yang disusun Dr. Ir. Ricky Lukman T., disebutkan tahanan udara dan
angin akan memberikan gaya yang melawan gerakan kapal. Hal ini tentu saja akan
memberikan pengaruh terhadap kecepatan kapal, yaitu akan mengurangi kinerja dari
efectif horse power kapal, sehingga akan mengganggu kemampuan olah gerak dan
unjuk kerja ( performance ) dari kapal.
D. CARA MENCEGAH ATAU MENGURANGI TERJADINYA RAA
Beberapa hal yang dapat dikemukakan dari uraian diatas, ada beberapa usaha untuk
mengatasi atau mengurangi sebagian dari tahanan udara dan angin yang bekerja pada
kapal, yaitu :
 Usahakan dibuat pembundaran (rounding) ujung-ujung depan bangunan atas akan
mengurangi tahanan angin dari depan dan pembundaran ujung belakang bangunan
atas walaupun memberikan efek yang kecil.
 Secara teoritis dalam rumus, apabila kita ingin mendapatkan hambatan udara dan
angin yang tidak terlampau besar, maka diusahakan membuat kapal dengan lebar
yang tidak terlalu panjang, tetapi cara ini tidak sering di pakai karena seorang
arsitek kapal akan membuat kapal dengan ukuran yang sesuai dengan kebutuhan.
 Diusahakan sedemikian rupa agar bentuk bangunan atas mempunyai bentuk
streamline, misal bentuk cerobong asap di buat streamline. Hal ini dapat dibuktikan
8

dengan beberapa hasil percobaan Hughes untuk 3 jenis kapal dengan merubah
bentuk- bentuk bangunan atas, yang hasilnya sebagai berikut :
Keadaan
Cuaca tenang

Displ. (ton)

Tanker
1600

Kargo
14800

Penumpang
38000

Kecepatan normal (knot)

10

14

25

EHP

1207

2815

35000

Bangunan atas normal

2,5

2,15

2,1

Angin berlawanan

Bangunan atas streamline
Banguan atas normal

1,7
26,5

1,55
13,5

1,45
7,0

arah

Bangunan atas streamline

17,0

10,0

5,0

V = 20 knot
Angin berlawanan

Bangunan atas normal

122,0

42,0

15,5

arah

Bangunan streamline

64,0

2,75

10,4

V= 40 knot

E. CONTOH PERHITUNGAN HAMBATAN KAPAL

DATA DAN UKURAN KAPAL MT. LASKAR SULI-SULI 02
Length Between Perpendicular (LBP)
Length Waterline (LWL)
Breadth (B)
Draught (H)
Draft (T)
Kecepatan (v)

= 94,45 m
= 98,23 m
= 16,68 m
= 8,14 m
= 6,43 m
= 14,50 knot
= (1 knot = 0,5144 m/s)
= 0,66
= 0,98

Block Coefficient (Cb)
Midship Coefficient (Cm)
Waterline Coefficient (Cwl)
Prismatic Coefficien (Cp)

= 0,79
= 0,673

 (Displacement)

= 7180,654 ton

 (Volume)

= 6953,366 m3

LCB

= -0,803 % LBP

As

= Luas bidang tambahan
= 15 % × Luas bidang basah (S)
= 15 % × 2201,998
= 330,299 m2

hB

= Tinggi bulbous bow
= CZB × T
9

= 0,4 × 6,43
= 2,572 m
AT

= Luas transom
= 10,0476 m2 ( dari tugas lines plan)

LCB

= -0,803 % LBP

Sangin

= Luas bidang tangkap angin yaitu 339,4753 m2

Cstern

= Stern shape parameter
= Dalam paper An Approximate Power Prediction Method oleh J. Holtrop and
G.G.J Mennen halaman 5, nilai Cstern maksimum adalah 10

air = 1025 kg/m3
udara

= 1300 kg/m3

PERHITUNGAN TAHANAN KAPAL MT. LASKAR SULI-SULI 02
1) Menentukan minimal lima macam kecepatan kapal dalam satuan knot untuk
diselidiki (catatan : jarak antar tiap kecepatan adalah 1 knot)
12,5

13,5

Kecepatan (Knot)
14,5

15,5

16,5

Kecepatan (m/s)
7,458

7,973

8,487

2) Kecepatan dalam satuan m/s
V(knot) = V(knot) × 0,5144
6,430

6,944

Menghitung Tahanan Angin (RA)
(Paper An Approximate Power Prediction Method Oleh J. Holtrop And G.G.J Mennen)
a) Menentukan koefisien C4
Nilai

koefisien

C4

dibatasi

dan

dipengaruhi

oleh

nilai

TF
.
LWL

TF
6,43 m
=
=0,065 , sehingga formula yang digunakan adalah :
LWL 98,23 m
TF
C4 = 0,04
When
> 0,04
LWL
b) Menentukan koefisien tahanan angin (CA)
Nilai koefisien tahanan angin dibagi menjadi dua bagian yaitu :
10

= 0,006 (L + 100)-0,16 – 0,00205 + 0,003

 CA1

√

LWL
7,5 ×C b

= 0,006 (98,23 + 100)-0,16 – 0,00205 + 0,003

√

× C2 × (0,04 – 0,04)

98,23
7,5 ×0,66

× 0,648 × (0,04 –

0,04)
= 0,000523974
= (0,105 × Ks1/3 – 0,005579) / L1/3 (Dimana Ks = 150 m = 150 × 10-6)

 CA2

= (0,105 × (150 × 10-6)1/3 – 0,005579) / 98,231/3
= -9,21 × 10-9
 CA total

= CA1 + CA2
= 0,000523974 + -9,21 × 10-9
= 0,000523965

c) Menentukan tahanan angin (RA)
Tahanan angin (RA) dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
RA = 0,5 ×  × Sangin × v2 × CA
Dimana :


= Massa jenis udara yaitu 1300 kg/m3

Sangin = Luas bidang tangkap angin yaitu 339,4753 m2
v
= Variasi kecepatan kapal
CA
= Koefisien tahanan angin yaitu 0,000523965
Sehingga :
 Pada kecepatan 6,430 m/s
RA
= 0,5 × 1300 kg/m3 × 339,4753 m2 × (6,430 m/s)2 × 0,000523965
= 4780,194 N
 Pada kecepatan 6,944 m/s
RA
= 0,5 × 1300 kg/m3 × 339,4753 m2 × (6,944 m/s)2 × 0,000523965
= 5575,618 N
 Pada kecepatan 7,458 m/s
RA
= 0,5 × 1300 kg/m3 × 339,4753 m2 × (7,458 m/s)2 × 0,000523965
= 6432,229 N
 Pada kecepatan 7,973 m/s
RA
= 0,5 × 1300 kg/m3 × 339,4753 m2 × (7,973 m/s)2 × 0,000523965
= 7350,027 N
 Pada kecepatan 8,487 m/s
RA
= 0,5 × 1300 kg/m3 × 339,4753 m2 × (8,487 m/s)2 × 0,000523965
= 8329,011 N

11

12

DAFTAR PUSTAKA
Harval, Sv. Aa. 1974. Resistance and Propultion of Ships. Akademisk Forlag, Copenhagen.
J.M.Journee. 2000.An Approximate Power Prediction Method Oleh J. Holtrop And G.G.J
Mennen
https://www.academia.edu/12084341/Tahanan_Kapal_Metode_Guldhamer_Holtrop_dan_Ya
magata
https://www.academia.edu/12216853/SHIP_RESISTANCE_HAMBATAN_KAPAL_

13