Single Point Mooring Analysis
1
0
Single buoy mooring (SBM) adalah buoy yang dirancang secara khusus untuk diapungkan di atas permukaan laut pada dearah lepas pantai dengan posisi yang tetap dengan tujuan sebagai tempat tambat kapal sementara untuk mendukung kegiatan operasi mereka. Single buoy mooring sering juga disebut dengan istilah single point mooring (SPM).
Buoy yang ditambatkan ke dasar laut secara permanen dengan menggunakan jangkar. Posisinya yang sulit bergeser sehingga cukup dan kokoh, sehingga proses pemuatan produk minyak bumi dapat berjalan dengan lancar dan aman tanpa khawatir terhadap pencemaran terhadap lingkungan laut.
Terdapat bantalan pada bouy yang berfungsi untuk memutar dan mengelilingi bagian geostatis yang terikat sehingga kapal yang tertabat pada buoy tersebut dapat berputar secara bebas sesuai dengan arah arus.
Pelampung (body buoy) merupakan komponen yang mengapung yang ditahan oleh rantai atau wire penahan yang terhubung dengan jangkar yang tertancap di dasar laut yang disebut sebagai kaki statis. Pada bagian pelampung terdapat komponen yang dapat berputar di atas permukaan air yang kemudian alat tersebut dihubungkan dengan kapal sebagai alat bongkar muat, alat ini saling berhubungan dengan bantuan roll yang disebut bantalan utama. Kapal yang sedang terikat pada pelampung dapat bergerak bebas dengan cara berputar mengelilingi pelampung untuk menemukan posisi yang stabil tergantung dari arah arus dan arah angin.
Besar kecilnya pelampung yang digunakan tergantung pada daya apung yang diperlukan untuk menahan rantai jangkar agar tidak berpindah dari posisi atau titik yang telah ditentukan.
Studi Kasus
Mooring Buoy terbuat dari baja 304 dengan diameter utama pelampung adalah 3 m, sedangkan diameter bawah pelampung adalah 1,5 m. Berat pelampung adalah 4,2 ton. Badan pelampung dibagi menjadi dua bagian: tangki kedap air di tengah, dengan empat kabin daya apung diatur di sekitarnya.
Design
Bisa tahan terhadap kondisi laut yang extrem
- Kedalaman laut < 1000m
- Wind Speed < 70 m/detik
- Tinggi Gelombang < 15 m
- Kuat Arus < 6 knot
Formulasi Perhitungan Gaya Gaya pada SBM
SBM mesti dikenakan beban gaya eksternal berupa beban angin, gelombang, dan beban arus yang terjadi di permukaan laut, seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini:- dimana gaya resultan bekerja pada titik tambat kabel sling atau chain.
Pada bagian ini, beban angin dan gelombang pelampung dihitung. SBM dipengaruhi oleh gravitasi dan daya apung, dimana badan pelampung menyediakan daya apung cadangan. Gaya hidrodinamik lingkungan meliputi gaya gelombang, gaya angin, dan gaya arus. Gaya-gaya ini, misalnya dalam kondisi batas tertentu; dianalisis dan ditemukan bahwa pelampung dapat bertahan pada kecepatan angin maksimum misalnya di angka Fwind 70 m/s, tinggi gelombang maksimum ℎ = 20 m, dan kecepatan arus maksimum Fcurrent = 6 knot.
Berikut adalah formulasi perhitungan gaya-gaya yang terjadi pada single point mooring dimana gaya bersih SBM Fbuoy dihasilkan oleh berat dan daya apung pelampung tersebut.
Di mana FHbuoy adalah gaya horizontal pelampung dan FVbuoy adalah gaya vertikal pelampung. Sebagai beratnya dianggap sama dengan daya apung, FVbuoy = 0.
Untuk kuat angin Fwind yang menerpa SBM menggunakan formulasi sebagai berikut:
Di mana FHwind adalah gaya horizontal angin, FVwind adalah gaya vertikal angin A1 = 4,55 m2 adalah luas bagian depan pelampung di atas garis air pelampung, C = 0,5– 0,8 adalah koefesien hambatan udara; dan ρ = 0,1228 kg∙dtk2/m4 adalah kepadatan massa udara. Dengan formula diatas maka FHwind = 821,3 kg.
Untuk gaya kuat arus Fcurrent yang menerpa SBM adalah:
dimana C = 0,2– 0,4 adalah koefisien ketahanan air, A2 = 2,2 m2 adalah luas area depan pelampung di bawah garis air pelampung; dan ρ = 104,49 kg∙s2/m4 adalah kepadatan massa air. Dengan formula diatas maka didapatkan FHcurrent = 328,5 kg.
Untuk gaya akibat pengaruh gelombang Fwave terhadap SBM dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
dimana ρ = 104,49 kg∙s2/m4 adalah kepadatan massa air laut, g adalah percepatan gravitasi, CiH = 2 adalah koefisien gaya inersia terhadap bidang horizontal, A = 10 m adalah amplitudo gelombang maksimal, V01 = 4,6 m3 adalah volume area basah pelampung, T adalah periode gelombang, Dth = 0,81 m adalah draft kedalaman SBM, CDV = 0,3 adalah koefisien hambatan terhadap bidang vertikal, dan SV = 4,55 m2 adalah luas gelombang kepala terhadap bidang vertikal.
Ketika tinggi gelombang 15 m dan panjang gelombangnya 300 m, maka periode gelombangnya adalah:
![\[ \boxed{T = \sqrt{\frac{2\pi\lambda}{g}}=\sqrt{\frac{2\pi\ast 300}{9.81}}=13.86 det} \]](https://www.alvinburhani.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9efc7c9f899ecc5101763dc4b496ab4a_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
dimana λ adalah panjang gelombang (λ = 300m) sehingga:
![\[ F_{wave} = \begin{bmatrix} \mathrm{F}_{wave}^{H} & \\ \mathrm{F}_{wave}^{V} & \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \mathrm{1772.2} kg & \\ \mathrm{1463.4} kg & \end{bmatrix} \]](https://www.alvinburhani.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-da62929fdd731a176dd70356013d1a59_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Dengan demikian maka Gaya Total pada tali tambatan SBM adalah jumlah dari Fbuoy, Fwave, Fwind, dan Fcurrent sebagaimana persamaan dibawah ini:
![\[ \boxed{T_{moor} = F_{buoy} + F_{wind} + F_{wave} + F_{current}} \]](https://www.alvinburhani.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bf3d5cd7fbdb6eaba4632a30773fbbf6_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Kesimpulan
Dengan perhitungan perhitungan diatas, maka total gaya tambatan pengikat SBM dalam bentuk skalar dinyatakan sebagai berikut:
![\[ T_{moor} = \left\| T_{moor} \right\|=\left\| \begin{bmatrix} \mathrm{F}_{wave}^{H} & \\ \mathrm{F}_{wave}^{V} & \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} \mathrm{1772.2} kg & \\ \mathrm{1463.4} kg & \end{bmatrix} \right\|=\sqrt{(\mathrm{T}_{moor}^{V})^2+(\mathrm{T}_{moor}^{H})^2} \]](https://www.alvinburhani.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d062ce5ef6877ff55f8094e745f020da_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Hasil akhirnya adalah Tmoor atau Fmoor = 3268 kg.
About The Author
