Teknologi high-speed vessel

Permintaan akan kapal yang dapat bergerak dengan kecepatan tinggi semakin meningkat, baik untuk aplikasi di bidang perniagaan maupun militer. Pihak militer, yakni angkatan laut mengeksplorasi potensi dari suatu bentuk hull sebagai upaya untuk mendapatkan vessel yang dapat diandalkan baik untuk keperluan tempur maupun logistik. Permintaan akan high-speed vessel ini akhirnya menghasilkan kesimpulan baru berupa bentuk hull non-konvensional yang seimbang dari segi performa serta ekonomisnya (Elcin, 2003). Pada dasarnya slenderness ratio yang besar dapat mengurangi tahanan yang ditimbulkan oleh gelombang. Oleh karena itu dengan mendesain kapal menjadi seramping mungkin akan diperoleh kapal yang dapat bergerak dengan kecepatan tinggi. Namun dengan demikian stabilitas transversalnya menjadi berkurang. Untuk mengatasi hal ini timbul suatu pemikiran yaitu merubah struktur kapal yang single body menjadi multi hull, seperti trimaran (Javanmardi, 2008).

Beberapa kelebihan yang dimiliki multi hull vessel antara lain (Dubrovsky, Matveev, 2005) :

1. Dengan panjang kapal yang sama, area deck pada multi hull lebih luas dibandingkan kapal konvensional mono hull. Dengan demikian muatan yang dapat diangkut juga lebih banyak. Namun demikian hal tersebut menimbulkan masalah dalam hal konstruksi, yaitu berat struktur per ton displacement menjadi lebih besar, dan docking, yang membutuhkan area lebih besar.

2. Struktur multi hull memiliki stabilitas terhadap kerusakan dan stabilitas secara keseluruhan yang lebih besar. Volume di atas permukaan air yang besar akan menambah reserve buoyancy sehingga menambah keselamatan terhadap kerusakan dan flooding.

3. Multi hull vessel memiliki karakteristik seakeeping yang lebih baik dibandingkan mono hull, sebagai contoh yaitu catamaran memiliki amplitude serta percepatan untuk gerakan roll lebih kecil dibandingkan mono hull.

Gaya-gaya yang bekerja pada kapal trimaran

Menurut Javanmardi (2008), trimaran memiliki persamaan karakteristik dengan catamaran. Sedangkan menurut Lyakhovitski (2001), masih dalam Javanmardi (2008), trimaran memiliki perilaku hidrodinamis yang lebih baik jika dibandingkan dengan struktur mono hull dan catamaran yang memiliki persamaan karakteristik.

Dalam penelitian Rhoads (2004), dijelaskan bahwa pembebanan struktur trimaran akibat gelombang dapat dibagi menjadi beberapa kasus, diantaranya longitudinal, transversal, dan torsional bending, squeeze and spread pada bagian hull arah transversal, dan lain-lain. Untuk kasus longitudinal bending pada bagian main hull dari trimaran memiliki kemiripan dengan kasus pada kapal konvensional mono hull. Namun pada panjang gelombang tertentu dapat mengakibatkan terjadinya kondisi hogging atau sagging pada demi hull yang dapat menimbulkan pembebanan struktur deck secara vertikal. Gaya vertikal ini disebabkan oleh adanya perubahan buoyancy, yaitu berupa bertambah atau berkurangnya buoyancy dari demi hull. Demikian pula halnya dengan transversal bending juga dibagi menjadi dua kasus, yaitu hogging dan sagging. Transverse bending ini juga timbul akibat perubahan buoyancy pada bagian demi hull sehingga menimbulkan gaya vertikal pada struktur deck. Pada saat transverse sagging, demi hull akan mengalami penambahan buoyancy sehingga akan menimbulkan gaya vertikal ke atas (upward vertical forces). Sedangkan pada saat transverse hogging, demi hull akan mengalami kehilangan buoyancy sehingga akan menimbulkan gaya vertikal ke bawah (downward vertical forces).

Kapal Trimaran

Kebutuhan akan transportasi dengan kecepatan tinggi (high-speed vessel) semakin meningkat. Oleh karena itu kapal harus didesain sedemikian rupa, dalam hal ini slenderness ratio-nya, sehingga tidak menimbulkan tahanan (resistance) yang besar terhadap gelombang. Namun dengan ukuran hull yang ramping mengakibatkan berkurangnya stabilitas transversal dari kapal. Dengan merubah single body menjadi multi hull serta dengan melakukan pengaturan jarak antar hull maka akan diperoleh perilaku hidrodinamis yang lebih baik (Javanmardi, 2008). Contohnya struktur multi hull ini antara lain catamaran, surface effects (SES) ships, small water-plane area twin-hull (SWATH) ships, trimaran, dan pentamaran. Dalam tugas akhir ini yang akan dibahas adalah trimaran.

Trimaran pertama dibuat oleh penduduk pribumi Polynesia pada ± 4000 tahun yang lalu dan dikenal dengan sebutan proa. Strukturnya terdiri dari vaka (main hull), bahasa Polynesia; ama (side hull), yaitu dua lambung dengan ukuran lebih kecil yang terletak disamping vaka; dan aka, yaitu struktur penghubung vaka dan ama. Teknologi trimaran saat ini juga diadaptasi dari proa ini. Di Indonesia sendiri sebenarnya juga sudah ada perahu tradisional yang strukturnya mirip trimaran, dikenal dengan nama perahu bercadik. Perahu ini dapat dijumpai di beberapa daerah, seperti Papua, Maluku, Sulawesi, Nusa Tenggara, Bali, dan Jawa. Fungsi utamanya adalah sebagai transportasi barang dan penumpang antar pulau serta penangkap ikan.

Trimaran modern pertama didesain untuk keperluan rekreasi pada tahun 1970-an. Kemudian pada tahun 2000 dikembangkan menjadi research vessel, yaitu RV Triton, dioperasikan oleh DERA (Defence Evaluation and Research Agency) – Departemen Pertahanan UK. Pada tahun 2005, Austal Ships merancang sebuah trimaran yang akan dioperasikan sebagai ferry penumpang dengan panjang 127 m (± 417 feet), kecepatan 40 knot, dan mampu memuat 1280 penumpang dan 340 mobil. Selain itu trimaran juga digunakan sebagai perahu layar; OSH (Oil Sea Harvester), digunakan untuk menangani tumpahan minyak di laut; LCS (Littoral Combat Ships), kapal perang milik Angkatan Laut Amerika Serikat yang dioperasikan di daerah pesisir.

Gambar 1. Konfigurasi trimaran

Struktur trimaran secara garis besar terdiri dari main-hull, demi-hull, serta struktur cross deck sebagai penghubung antar hull. Dalam sebuah penelitian yang dilakukan Rhoads (2004) dikatakan bahwa penelitian mengenai hull trimaran telah banyak dilakukan, namun yang khusus membahas pembebanan pada struktur deck masih sangat sedikit. Pembebanan pada struktur cross deck trimaran sangat tergantung pada jarak antara main-hull dengan demi-hull dan panjang dari side hull. Dalam Bhattacharyya (1978), disebutkan bahwa khusus untuk catamaran atau kapal tipe multi hull, kombinasi antar gaya hidrostatis dan hidrodinamis akan menyebabkan bending moment yang signifikan pada penampang transversal.