Stabilitas Kapal

TITIK-TITIK STABILITAS DAN KONDISI STABILITAS KAPAL

Pengertian Stabilitas Kapal 

Stabilitas atau keseimbangan adalah sifat / kecendrungan dari sebuah kapal untuk kembali kekedudukan semula setelah mendapat senget (kemiringan) karena gaya-gaya dari luar (Rubianto, 2004). Menurut Palumian (2001) stabilitas adalah sifat dari kapal untuk kembali pada kedudukan semula jika gaya yang membuat kapal miring telah hilang. Adapun gaya-gaya dari luar eksternal yang dapat menimbulkan kapal senget seperti angin, arus, ombak, gelombang dan badai. Sedangkan faktor internal yang mempengaruhi stabilitas kapal antara lain konstruksi kapal, muatan kapal, bentuk kapal, kebocoran akibat kandas atau tubrukan. Oleh karena itu maka stabilitas erat hubungannya dengan bentuk kapal, muatan, draft, dan ukuran dari nilai GM.

Stabilitas kapal dapat dibagi dalam stabilitas statis dan stabilitas dinamis. Untuk stabilitas dinamis diperuntukkan bagi kapal yang sedang oleng atau mengangguk (sedang berlayar). Stabilitas statis diperuntukkan bagi kapal dalam keadaan diam dan terdiri dari stabilitas melintang dan membujur. Stabilitas melintang adalah kemampuan kapal untuk tegak sewaktu mengalami senget dalam arah melintang yang disebabkan oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya, sedangkan stabilitas membujur adalah kemampuan kapal untuk kembali ke kedudukan semula setelah mengalami senget dalam arah yang membujur oleh adanya pengaruh luar yang bekerja padanya. Stabilitas melintang kapal dapat dibagi menjadi sudut senget kecil (0o-15o) dan sudut senget besar (>15o). Akan tetapi untuk stabilitas awal pada umumnya diperhitungkan hanya hingga 15o dan pada pembahasan stabilitas melintang saja. Sedangkan stabilitas dinamis diperuntukkan bagi kapal-kapal yang sedang oleng atau mengangguk ataupun saat menyenget besar. Pada umumnya kapal hanya menyenget kecil saja, jadi senget yang besar, misalnya melebihi 20o bukanlah hal yang biasa dialami. Senget-senget besar ini disebabkan oleh beberapa keadaan umpamanya badai atau oleng besar ataupun gaya dari dalam antara lain GM yang negatif. Dalam teori stabilitas dikenal juga istilah stabilitas awal yaitu stabilitas kapal pada senget kecil (antara 0o–15o).

Titik – titik Stabilitas

Menurut Hind (1967), titik-titik penting dalam stabilitas antara lain adalah titik berat (G), titik apung (B) dan titik M.

a. Titik Berat (G)

Titik berat sebuah kapal adalah pusat dari segala gaya berat yang bekerja vertikal ke arah bawah (pusat dari gaya berat kapal dan muatannya). Letak titik tangkap (G) tidak berubah jika tidak ada perubahan atau penggeseran muatan. Pada sebuah kapal yang berada pada keadaan tegak, maka letaknya titik G ini berada pada sebuah penampang bidang yang dibentuk oleh bidang ini. Oleh karena itu bidang ini disebut bidang simetris. Untuk mengetahui letak bidang simetris dari titik G ini sangatlah sukar, akan tetapi kalau sekedar ingin mengetahui jaraknya atau tingginya terhadap lunas adalah mudah. Caranya ialah dengan meninjau semua pembagian bobot-bobot yang berada diatas kapal terhadap lunas tersebut. Makin banyak bobot yang letaknya dibagian atas, semakin tinggilah letak titik G-nya terhadap lunas dan sebaliknya.

Titik berat kapal (Center of gravity/COG) adalah sebuah titik di kapal yang merupakan titik tangkap dari resultante semua gaya berat yang bekerja di kapal itu dan dipengaruhi oleh konstruksi kapal. Arah bekerjanya gaya berat kapal tersebut adalah tegak lurus ke bawah. Selanjutnya letak / kedudukan titik berat kapal dari suatu kapal yang tegak terletak pada bidang simetris kapal yaitu bidang yang dibuat melalui linggi depan linggi belakang dan lunas kapal. Sifat dari letak / kedudukan titik berat kapal akan tetap bila tidak terdapat penambahan, pengurangan, atau penggeseran bobot di atas kapal dan akan berpindah tempatnya bila terdapat penambahan, pengurangan atau penggeseran bobot di kapal itu dengan ketentuan sebagai berikut :

Bila ada penambahan bobot, maka titik berat kapal akan berpindah ke arah / searah dan sejajar dengan titik berat bobot yang dimuat. 

Bila ada pengurangan bobot, maka titik berat kapal akan berpindah ke arah yang berlawanan dan titik berat bobot yang dibongkar. 

Bila ada penggeseran bobot, maka titik berat sebuah kapal akan berpindah searah dan sejajar dengan titik berat dari bobot yang digeserkan. 

b. Titik Apung (B)

Titik Apung sebuah kapal adalah sebuah titik di kapal yang merupakan titik tangkap resultan semua gaya apung/tekan ke atas air yang bekerja pada bagian kapal yang terbenam di dalam air sehingga kapal mengapung. Kedudukan titik apung ini berhimpit dengan titik berat bagian kapal yang terbenam dalam air. Titik tangkap B ini bukanlah merupakan suatu titik yang tetap, akan tetapi akan berpindah-pindah oleh adanya perubahan sarat atau senget (miring). Kalau untuk G dipergunakan satuan berat, sedangkan untuk B digunakan satuan volume. Dari bagian-bagian (volume) air yang menekan pada tubuh kapal yang berada didalam air. Posisi B berubah jika kapal oleng sehingga dalam pelayaran melalui lautan yang bergelombang, posisi B akan berubah-ubah sebagai berikut :

1. Jika kapal dalam keadaan seimbang, maka B berada pada garis tengah kapal  (centerline), demikian juga dengan G. Dalam hal ini B berada vertikal dengan G.
2. Jika kapal mengapung naik turun, maka B naik turun mengikuti naik turunnya kapal, menjauhi atau mendekati G pada suatu garis yang tegak lurus pada garis permukaan air.
3. Jika kapal oleng, misalnya oleng/miring kesebalah kanan, maka suatu volume air tertentu dipindahkan/didesak pada sebelah kiri kapal, sedangkan disebelah kanan kapal bertambah volume (bagian-bagian) air yang menekan tubuh kapal yang terendam didalam air. Dalam hal ini jika kapal oleng kekanan B berpindah kekanan karena bagian-bagian air (water portions) kiri lebih banyak menekan tubuh kapal bagian kanan daripada bagian kiri. 

Dalam stabilitas kapal, titik B inilah yang menyebabkan kapal mampu untuk tegak kembali setelah kapal mengalami kemiringan. Letak titik B tergantung dari besarnya kemiringan yang terjadi pada kapal (bila terjadi perubahan sudut kemiringan, maka letak titik B akan berpindah juga). Bila kapal menyenget titik B akan berpindah kesisi yang rendah. Titik B inilah yang menyebabkan kapal mampu untuk tegak kembali setelah mengalami senget. 

Saat kapal bergerak dengan posisi tegak (tidak ada pengaruh gaya luar) maka titik tekan kapal (B) dan titik berat kapal (G) berada pada satu garis vertikal. Sedangkan jika kapal mendapat pengaruh gaya luar, maka titik tekan akan berpindah dari B ke B’ yang mengakibatkan gaya berat dan gaya apung akan membentuk kopel sebesar sudut Ө. kopel inilah yang akan menghasilkan momen oleng (helling moment) dan momen bending (righting moment). Helling moment adalah momen yang bekerja untuk memiringkan kapal, sedangkan righting momen adalah momen yang mengembalikan kapal ke posisi atau kedudukan semula.

c. Titik Metacentrum (M)

Titik Metacentrum kapal adalah titik potong antara garis yang tegak lurus yang ditarik dari titik apung (B) terletak vertikal diatas B dari sebuah kapal yang miring/menyenget paling banyak 150 dengan bidang tengah kapal. Meta berarti berubah-ubah, jadi metacentrum dapat pula diartikan sebagai titik pusat yang selalu berubah-ubah tempatnya. Perubahan titik metacentrum tergantung dari besarnya sudut miring (senget). Makin besar sengetnya, perpindahan titik M makin jauh pula. Jika kapal oleng, posisi M berubah, tapi M selalu berada pada garis tengah kapal (centerline). Titik M selalu pada garis tengah kapal yang berada di dalam tubuh kapal. Tapi untuk olengan besar, kemungkinan M keluar dari dalam tubuh kapal, tapi tetap berada pada garis tengah kapal.

Titik Metasentrum sebuah kapal adalah sebuah titik di kapal yang merupakan titik putus yang busur ayunannya adalah lintasan yang dilalui oleh titik tekan kapal. Titik Metasentrum sebuah kapal dengan sudut-sudut senget kecil terletak pada perpotomgam garis sumbu dan arah garis gaya tekan ke atas sewaktu kapal menyenget. Sifat dari letak/ kedudukan titik metasentrum untuk sudut-sudut senget kecil kedudukan metasentrum dianggap tetap, sekalipun sebenarnya kedudukan titik itu berubah-ubah sesuai dengan arah dan besarnya sudut senget. Oleh karena itu, perubahan letak yang sangat kecil, maka dianggap tetap. Dengan berpindahnya kedudukan titik tekan sebuah kapal sebagai akibat menyengetnya kapal tersebut akan membawa akibat berubah-ubahnya kemampuan kapal untuk menegak kembali. Besar kecilnya kemampuan sesuatu kapal untuk menegak kembali merupakan ukuran besar kecilnya stabilitas kapal itu. Jadi dengan berpindah-pindahnya kedudukan titik tekan sebuah kapal sebagai akibat dari menyengetnya kapal tersebut akan membawa akibat pada stabilitas kapal tersebut berubah-ubah dalam setiap waktu.

Dengan berpindahnya kedudukan titik tekan B dari kedudukannya semula yang tegak lurus di bawah titik berat G itu akan menyebabkan terjadinya sepasang koppel, yakni dua gaya yang sama besarnya tetapi dengan arah yang berlawanan, yang satu merupakan gaya berat kapal itu sendiri sedang yang lainnya adalah gaya tekanan keatas yang merupakan resultante gaya tekanan keatas yang bekerja pada bagian kapal yang berada di dalam air yang titk tangkapnya adalah titik tekan. Dengan terbentuknya sepasang koppel tersebut akan terjadi momen yang besarnya sama dengan berat kapal dikalikan jarak antara gaya berat kapal dan gaya tekanan ke atas.

Gambar. Titik Penting dalam Stabilitas

Kondisi Stabilitas Kapal 

Stabilitas kapal dapat dibagi atas beberapa macam yaitu stabilitas positif (stabil), stabilitas negatif (Unstable Equilibrum), dan stabilitas netral (Netral Equilibrum). Ditinjau dari keseimbangan kapal, letak titik G dan titik M memegang peranan penting yaitu :

1. Jika G berada di sebelah bawah M, diperoleh keseimbangan yang stabil (stable equilibrum).
2. Jika G bertindihan dengan M, diperoleh keseimbangan yang netral (neutral equilibrum).
3. Jika G berada di sebelah atas M, diperoleh keseimbangan yang labil/tidak stabil (labilelunstable equilibrum). 

1. Stabilitas Positif (Stabil)

Stabilitas positif terjadi apabila letak titik berat (G) kapal berada dibawah titik metacenter dimana akan membuat kapal menjadi canggung = stiff = kaku. Pada stabilitas ini dapat terjadi dua kemungkinan yaitu kapal akan menjadi langsar (tender) dan kapal akan menjadi kaku (stiff). Kapal disebut oleng bila tinggi Metacentrik (GM) adalah kecil. Dalam hal ini moment stabilitas adalah kecil, jadi dengan gaya yang sedikit dapat membuat kapal senget (=sudut miring). Kapal yang oleng (langsar) berbahaya mudah terbalik. 

Jika kapal mulai oleng, misalnya oleng ke kanan maka B berpindah meninggalkan centerline kapal. Dalam hal ini G tidak berubah (G hanya berubah disebabkan oleh perubahan/perpindahan berat, dan tidak berubah disebabkan olengan kapal), sedangkan mengenai kedudukan M, untuk olengan kecil dapat di anggap tidak berubah. 

Gambar. Stabilitas Positif

2. Stabilitas Negatif (Unstable Equilibrum)

Sebuah kapal dikatakan mempunyai stabilitas negatif jika titik M terletak dibawah titik G. Dalam keseimbangan yang labil, kapal tidak berada dalam posisi yang tegak, tapi oleng ke kanan maupun ke kiri. Besarnya lengan tergantung dari jauhnya G diatas M. Jika G semakin jauh diatas M, maka olengan tesebut semakin besar. Dalam hal ini, antara gaya B dengan gaya G terjadi lengan/tuas GZ. 

Jika telah terjadi GM yang negatif, maka satu-satunya jalan untuk menghilangkannya ialah dengan cara menambah berat dibagian bawah atau mengurangi berat dibagian sehingga G bergerak turun kebawah sampai berada di bawah M. Jika misalnya GM negatif dan kapal oleng kesebelah kanan, maka sekali-kali jangan lakukan pemindahan muatan dari bagian kanan ke bagian kiri, karena yang demikian akan mengakibatkan kapal kembali nergerak ke kiri.

Gambar. Stabilitas Negatif

3. Stabilitas Netral (Netral Equilibrum)

Sebuah kapal dikatakan mempunyai stabilitas netral, bilamana M jatuh sama dengan G, dalam hal ini momen stabilitas (Momen penegak) = 0. Jika kapal miring karena gaya dari luar maka kapal tidak dapat dikatakan kembali, karena momen penegak nilainya nol. Sebabnya ialah karena titik G terlalu tinggi yang berarti muatan-muatan yang berat ditempatkan ditempat yang terlalu tinggi. Untuk mengatasi hal tersebut dapat dilakukan dengan cara menurunkan titik G sehingga timbul momen penegak. Jika kapal mulai oleng/miring, maka B berpindah ke arah olengan meninggalkan garis tengah kapal (centerline) sebagai akibat dari tekanan bagian-bagian air yang semakin besar pada tubuh kapal (yang berada dalam air) di bagian olengan.

Jika sekiranya posisi G, displacement dan olengan adalah sedemikian rupa sehingga G jatuh bertindihan dengan M, maka dalam keadaan yang demikian diperoleh keseimbangan yang netral. Oleh karena G bertindihan dengan M, maka garis BM bertindihan dengan garis GB, berarti arah gaya G dan gaya B bertindihan, tapi dengan arah bekerja yang bertentangan. Karena G jatuh pada M, tidak ada GZ sehingga tidak ada righting moment. Karena tidak ada righting moment, maka kapal akan berada dalam posisi olengan yang demikian dan tidak akan kembali tegak, kecuali ada tenaga luar yang mendorongnya untuk kembali pada posisi tegak, misalnya dorongan dari tenaga angin atau gelombang.

Gambar. Stabilitas Netral