Pendahuluan
Kapal merupakan kendaraan pengangkut penumpang dan barang di laut (sungai dsb) seperti halnya sampan atau perahu yang lebih kecil. Kapal mempunyai ukuran yang cukup besar dibandingkan perahu ataupun sekoci. Dalam istilah inggris, dipisahkan antara ship yang lebih besar dan boat yang lebih kecil.. Ukuran sebenarnya dimana sebuah perahu disebut kapal selalu ditetapkan oleh undang-undang dan peraturan atau kebiasaan setempat. Secara umum kapal dapat membawa perahu tetapi perahu tidak dapat membawa kapal
Selama berabad-abad kapal digunakan oleh manusia untuk mengarungi sungai atau lautan yang diawali oleh penemuan perahu. Manusia pada masa lampau menggunakan kano, rakit ataupun perahu, semakin besar kebutuhan akan daya muat maka dibuatlah perahu atau rakit yang berukuran lebih besar yang dinamakan kapal. Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan kapal pada masa lampau menggunakan kayu, bambu ataupun batang-batang papirus seperti yang digunakan bangsa mesir kuno kemudian digunakan bahan bahan logam seperti besi/baja karena kebutuhan manusia akan kapal yang kuat. Untuk penggeraknya manusia pada awalnya menggunakan dayung kemudian angin dengan bantuan layar, mesin uap setelah muncul revolusi Industri dan mesin diesel serta Nuklir. Beberapa penelitian memunculkan kapal bermesin yang berjalan mengambang diatas air seperti Hovercraft dan Eakroplane. Serta kapal yang digunakan di dasar lautan yakni kapal selam. Adapun yang menjadi keunggulan kapal adalah mampu mengangkut barang dengan tonase yang lebih besar dibandingkan dengan kendaraan-kendaraan niaga lainnya, hal itulah yang menjadi salah satu faktor atau alasan mengapa kapal masih tetap digunakan hingga sampai sat ini.terutama untuk angkutan perniagaan.
Berdasarkan kebutuhannya secara modern kapal dibagi menjadi dua jenis yaitu Conventional ship dan Advanced Marine Vechiles. Conventional ship lebih cenderung untuk kapal-kapal yang memiliki kecepatan rendah (umumnya dibawah 15 knot), oleh karena itu kebanyakan kapal ini merupakan kapal barang (cargo, general cargo, tanker, dll.). Sedangkan untuk Advanced Marine Vehicles lebih cenderung ke kapal-kapal yang di desain untuk kecepatan tinggi, oleh karena itu kapal ini kebanyakan merupakan kapal penumpang dan kapal perang. Yang dituntut untuk memiliki mobilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan kapal conventional.
Sedangkan yang dimaksud dengan tahanan kapal merupakan besaran tenaga/daya yang dibutuhkan untuk mendorong kapal pada kecepatan tertentu saat melalui fluida cair. Pada badan kapal yang tidak memiliki tambahan peralatan seperti : Gondola, thruster, fin stabilizer dan lain-lain maka tahanan yang ditimbulkannya dikenal dengan bare hull resistance sehingga daya atau tenaga yang dibutuhkan untuk mendorong kapal disebut tow rope atau efective horse power (EHP or Pe), yang besaranya :
EHP = Rtot . Vs/326 …HP
Dimana : Rt = tahanan total (lb)
V = kecepatan kapal (knots)
326 = 550 (ft – lb /s dalam 1 Hp) / 1689 (ft/s dalam 1 knot)
Atau EHP = Rt . V/ 550 …Hp
V = kecepatan dalam (ft/s)
Tahanan total terdiri dari beberapa komponen dimana penyebab satu dan lain-nya bervariasi, tetapi saling berhubungan dan merupakan sesuatu yang sangat komplek. Terdapat empat komponen utama yang membentuk tahanan total, antara lain adalah :
- Tahanan gesek (frictional resistance)
Tahanan yang timbul karena badan kapal (carena) yang bergerak dalam fluida cair (viscous fluid).
- Tahanan gelombang (wave making resistance)
Tahanan yang timbul karena adanya gelombang yang timbul pada permukaan fluida yang dilewati kapal.
- Tahanan eddy (eddy resistance)
Tahan yang timbul karena adanya energi yang berasal dari bagian peralatan tambahan yang terdapat di seluruh badan kapal yang tercelup air (eddies shed), seperti ; bossing, shaft and shaft strut, rudder, bullbow, thruster, ect.
- Tahanan Udara (air resistance)
Tahanan yang timbul dari bagian badan kapal yang berada di atas garis air (superstructure), saat berlayar melewati fluida udara
Conventional Ship
Conventional Ship merupakan kapal yang didesain untuk mengangkut barang-barang dagang baik berupa padat, maupun cair. Kapal ini cenderung di desain memiliki kecepatan rendah dibandingkan dengan Advanced Marine Vechiles. Adapun yang termasuk dalam Conventional Ship diantaranya adalah kapal tanker, container general cargo dll.
Kapal kontainer adalah kapal yang khusus digunakan untuk mengangkut peti kemas yang standar. Peti kemas diangkat ke atas kapal di terminal peti kemas dengan menggunakan kran khusus, yang dapat dilakukan dengan cepat. Untuk lebihbjel
 |
Gambar 1 kapal kontainer
Kapal container umumnya mempunyai kecepatan yang tinggi dibandingkan dengan kapal cargo laiannya hal itu dikarenakan dari desain dari kapal itu sendiri yang ramping sehingga tahanan dari body kapal itu sendiri tidak terlalu besar. Body kapal container yang ramping itu diakibatkan atau dipengaruhi oleh muatannya sendiri yang tidak dimasukkan kedalam badan kapal tetapi ditaruh diatas main deck sehingga pada kapal container tidak memerlukan ruang muat yang terletak dibawah garis air, sehingga tahanan yang yang diakibatkan oleh body kapal pun kecil.
Komponen tahanan yang dimiliki
- Tahanan gesek (frictional resistance)
Pada kapal container mempunyai Tahanan gesek yang tidak terlalu besar dikarenakan bentuk atau body dari kapal container yang berada dibawah sarat mempunyai bentuk sedikit ramping dibandingkan dengan kapal cargo lainnya.
- Tahanan gelombang (wave making resistance)
Tahanan gelombang ini tidak termasuk dalam komponen tahanan yang dimiliki oleh kapal container karena tahanan gelombang ini dipengaruhi oleh gelombang yang timbul pada permukaan fluida yang dilewati kapal. Sehingga nilainya tdak dapat diketahui melalui bentuk dari kapal container
- Tahanan eddy (eddy resistance)
Pada kapal container tahanan eddy ini akan dipengaruhi oleh ; bossing, shaft and shaft strut, rudder, bullbow, thruster, dll
- Tahanan Udara (air resistance)
Tahanan udara ini mempunyai nilai yang cukup tinggi karena muatan dari kapal container atau kontainernya itu sendiri diltetakkan di atas main deck kapal. Akan tetapi tahaan udara ini sendiri tidak terlalu berpengaruh besar pada tahanan total.
Advanced Marine Vechiles
Ide dasar dari Advanced Marine vehicles adalah adanya kebutuhan akan 'service speed' yakni kapal yang relatif lebih cepat dibandingkan dengan kapal-kapal conventional displacement, yang diekspresikan dengan 'angka Froude' (Fn) diatas 0.4. (Fn untuk kapal cepat). Selain itu, Gaya apung kapal (Bouyancy) dihasilkan dari kombinasi Displacement, Hydrodynamic Lift Force, dan Air-cushion.
Advanced Marine vehicles dapat diklasifikasikan menjadi empat tipe yaitu (1) Monohull, (2) Hydrofoils, (3) Hovercraft, dan (4) Multihulls.
Kapal AMV’s untuk monohull, memiliki dua macam bentuk lambung (hull) yaitu Round-bilge dan Hard-chine. Kedua bentuk lambung kapal tersebut, memiliki potensi untuk menghasilkan hydrodynamic lift forces pada kecepatan kapal tertentu. Gaya-gaya tersebut kemudian akan mengangkat badan kapal, sehingga akan mengurangi gaya hambat (ship resistance) karena factor gesekan (friction resistance, yang nilainya berkisar 70-85% dari total resistance). Total gaya hambat kapal jenis tersebut adalah didominasi oleh 'wave-making resistance'-nya.
Hidrofoil adalah sebuah kapal dengan bagian seperti sayap yang dipasang pada penyangga di bawah lambung kapal. Ketika kapal meningkatkan kecepatannya, hidrofoil memproduksi gaya angkat sehingga lambungnya terangkat dan keluar dari air. Ini menyebabkan pengurangan gesekan dan oleh karena itu peningkatan dalam kecepatan.
Hidrofoil awal menggunakan sayap atau foil berbentuk-U. Hidrofoil jenis ini dikenal sebagai surface-piercing karena sebagian dari hidrofoil ini akan terangkat di atas permukaan air. Hidrofoil modern menggunakan foil berbentuk-T yang keseluruhannya berada di bawah air. Hidrofoil selam lebih tidak terkena efek ombak, oleh karena itu mereka lebih stabil di laut dan lebih nyaman bagi para awak dan penumpang. Namun begitu konfigurasi ini tidak menstabilkan-sendiri. Sudut serang hidrofoil harus disesuaikan berkelanjutan dengan kondisi yang terus berubah, sebuah proses kontrol yang dilakukan oleh komputer. Kegagalan membuat penyesuaian yang benar akan membuat lambung kapal berbenturan dengan permukaan laut.
Hidrofoil merupakan salah satu kapal angkut tercepat dengan kecepatan 114 km/jam.
Pada Hovercraft, digunakan 'air blower' untuk mengangkat badan kapal. Dimana udara yang di-blow ditampung didalam 'skirt' sehingga kapal seolah-olah duduk diatas 'bantalan udara'. Hal inipun jelas akan mengurangi gaya gesek (friction resistance) antara lambung kapal dengan media yang dilaluinya. Untuk gerak maju kapal, maka digunakan 'air propeller' untuk menghasilkan gaya dorongnya.
Kapal AMV's dengan multihulls adalah lebih fokus untuk mengurangi luasan permukaan basah kapal, dan juga menekan bentuk (form) dari lambung kapal untuk menjadi lebih 'slender' (pipih/tipis) bila dibandingkan dengan kapal conventional displacement. Hal inipun diharapkan dapat meningkatkan kecepatan kapal. Untuk lebih jelasnya mengenai klasifikasi dari advanced marine vehicles dapat dilihat pada gambar dibawah ini
 |
Gambar 2 tipe advanced marine vehicles
Advanced Marine Vechiles lebih cenderung di desain dengan memiliki kecepatan tinggi. Kapal-kapal yang masuk dalam kelompok ini cenderung kapal-kapal penumpang dan kapal perang, yang dimana dituntut mobilitas yang tinggi. Salah satu contoh dari Advanced Marine Vechicles adalah trimaran
Trimaran adalah kapal yang memiliki 3 lambung, yaitu 1 lambung tengah yang dinamakan center hull dan 2 lambung sisi yang dinamakan outrigger atau side hull. Trimaran ini sangat unik, karena menurut konsep disainnya kapal ini merupakan kapal cepat yang memiliki lambung yang cukup lebar tetapi harus dapat melaju di kecepatan tinggi dengan besar daya mesin pengerak utama yang diperkecil seefektif mungkin dan harus memiliki kemampuan stabilitas dan olah gerak yang baik. Karena itu kapal ini, terutama lambung dibawah airnya harus didisain dengan optimal dengan mempertimbangkan efek puntir pada strukturnya sehingga memenuhi kriteria trimaran. kapal trimaran memiliki berbagai keunggulan diantaranya adalah Dengan adanya tiga lambung, kapal akan memiliki stabilitas yang lebih baik.
Kapal tiga lambung itu memiliki satu mainhull sebagai kapal utama yang berada di tengah serta dua demihull yang mengapitnya. Mainhull berukuran lebih besar daripada demihull. Dua demihull itulah yang membuat kapal lebih stabil. Kapal tiga lambung juga memiliki tahanan lebih bagus, sehingga hanya sedikit badan kapal yang masuk ke air. Hal tersebut juga berpengaruh langsung pada penggunaan bahan bakar. Kapal jenis ini lebih ekonomis dari sisi bahan bakar, selain bisa mengangkut lebih banyak barang atau penumpang. Kapal tersebut bisa juga dikembangkan untuk kapal kargo, feri, patroli, perang, pesiar, maupun kapal ikan untuk nelayan
 |
Gambar 3 kapal trimaran
Pada kesempatan ini saya akan membahas catamaran yang merupakan kelompok dari kapal dengan lambung lebih dari satu (multihulls) yang merupakan sub-kelompok dari Advance Marine Vechiles.
Komponen tahanan yang dimiliki
- Tahanan gesek (frictional resistance)
Pada kapal trimaran mempunyai Tahanan gesek yang cukup kecil dikarenakan bentuk atau body dari kapal yang tercelup dalam air sangat sedikit dan berbentuk streamline akan tetapi mempunyai stabilitas yang baik.
- Tahanan gelombang (wave making resistance)
Tahanan gelombang ini tidak termasuk dalam komponen tahanan yang dimiliki oleh kapal container karena tahanan gelombang ini dipengaruhi oleh gelombang yang timbul pada permukaan fluida yang dilewati kapal. Sehingga nilainya tidak dapat diketahui melalui bentuk dari kapal trimaran
- Tahanan eddy (eddy resistance)
Pada kapal trimaran tahanan eddy ini akan dipengaruhi oleh ; bossing, shaft and shaft strut, rudder, dll yang intinya lebih sedikit dari tahanan eddy yang dimiliki oleh kapal container atau kapal konvensional lainnya.
- Tahanan Udara (air resistance)
Tahanan udara ini mempunyai nilai yang tidak terlalu tinggi karena umumnya kapal trimaran dibuat untuk kapal penumpang sehingga desainnya memperhitungkan keaerodinamisan juga. Sama seperti yang telah dijelaskan diatas bahwa tahan udara tidak terlalu berpengaruh besar pada tahanan total hal ini juga berlaku pada kapal trimaran.
Opini dari penulis
Menurut saya Setiap kapal memilki nilai tahanan yang berbeda-beda bergantung pada tujuan pembuatan kapal tersebut. Dari tujuan pembuatan kapal tersebut maka akan dihasilkan bentuk atau model yang berbeda-beda pula yang nantinya akan mempengaruhi tahanan dari masing-masing kapal tersebut.
Hal tersebut Dapat dilihat pada contoh di atas, pada kapal conventional yaitu kapal kontainer dimana Kapal tersebut memiliki komponen tahanan yang banyak dan memiliki nilai tahanan yang cukup besar hal itu dikarenakan bentuknya yang cukup besar yang harus mampu membawa muatan yang dibawanya yaitu barang-barang yang sudah dimasukkan kedalam kontainer. Hal tersebut juga kembali kepada tujuan dari dibuatnya kapal tersebut ya Semakin banyak muatan yang dapat diangkut, semakin menguntunkan kapal tersebut, yang berakibat semakin besar pula bentuk dari kapal tersebut.
Sementara untuk Advanced Marine Vehicles sendiri memiliki misi awal atau ide dasar akan kebutuhan service speed yang dari tujuan tersebut membutuhkan desain kapal yang benar-benar mempunyai tahanan sekecil mungkin. Oleh karena itu bentuk kapal dibentuk sedemikian rupa agar dapat mengurangi nilai dari tahanan-tahanan yang ada. Misalnya, pengunaan tiga lambung yang akan memperkecil tahanan dari kapal terutama bila dilihat dari tahanan geseknya. Karena mempunyai bagian yang tercelup dalam air yang sedikit dan berbentuk streamline.
Perlu diperhatikan juga bahwa kapal-kapal conventional tidak dapat di ubah bentuknya seperti pada jenis kapal advanced marine vehicles. Apabila hal,tersebut dilakukan maka ditakutkan atau bisa jadi bentuk dari kapal tersebut tidak mampu membawa muatan yang sudah direncanakan. Selain itu body kapal yang sudah diubah tadi akan sangat mempengaruhi stabilitas kapal yang bisa jadi juga semakin memperkecil kestabilan kapal.
