Permukaan bebas terjadi di dalam kapal bila terdapat suatu permukaan cairan yang bergerak dengan bebas, bila kapal mengoleng di laut dan cairan di dalam tanki bergerak-gerak akibatnya titik berat cairan tadi tidak lagi berada di tempatnya semula (Gambar 108). Titik G dari cairan tadi kini berada di atas cairan tadi, gejala ini disebut dengan kenaikan semu titik berat, dengan demikian perlu adanya koreksi terhadap nilai GM yang kita perhitungkan dari kenaikan semu titik berat cairan tadi pada saat kapal mengoleng sehingga diperoleh nilai GM yang efektif. Perhitungan untuk koreksi permukaan bebas dapat mempergunakan rumus :
dimana :
gg1 = pergeseran tegak titik G ke G1
r = berat jenis di dalam tanki dibagi berat jenis cairan di luar kapal
l = panjang tanki
b = lebar tanki
Gambar. Permukaan Bebas
Bedasarkan gambar diatas menunjukan bahwa dalam keadaan tertentu permukaan bebas yang ada di kapal dapat merubah stabilitas kapal positif menjadi negatif. Hal ini dikarenakan pada waktu tegak, maka permukaan air dalam tanki titik beratnya akan berpindah di luar centre line. Dikarenakan ukuran semua stabilitas diukur dari centre line. Adapun prinisp-prinsip permukaan bebas adalah :
a) Pengaruh permukaan bebas tergantung pada ukuran permukaan cairan yang bergerak bebas dan isi benaman kapal.
b) Pengaruh hubungan antara berat jenis cairan di dalam tanki dan berat jenis air di mana kapal terapung terhadap pengaruh permukaan bebas tidak terlalu besar.
c) Pengaruh permukaan bebas tidak tergantung dari jumlah atau berat cairan dalam tanki.
d) Berat dan letak titik berat cairan mempunyai pengaruh terhadap stabilitas melintang kapal, tetapi tidak ada hubungannya dengan pengaruh permukaan bebas.
e) Lebar permukaan cairan mempunyai peranan yang paling besar dalam pengaruh permukaan bebas ini.
Pengaruh Permukaan Bebas
Ketika kapal tangki setengah penuh, rolling dan pitching kapal, membuat cairan di dalam tangki bergerak ke arah gerakan kapal. Efek ini dikenal sebagai efek permukaan bebas (Free Surface Effect). Untuk alasan ini, tangki sebaiknya penuh atau dibagi dengan bulkheads longitudinal yang mengurangi pengaruh permukaan bebas dan membantu dalam mencegah tenggelamnya kapal. Permukaan bebas juga dapat terjadi di geladak karena akumulasi air di dek dan pengaturan untuk menghilangkan air ini dibuatlah lubang pembuangan.
Apabila kapal mengoleng di laut dan cairan dalam tanki bergerak-gerak dari kiri ke kanan dan sebaliknya akibatnya titik berat cairan tadi tidak lagi berada pada tempatnya semula. Ternyata titik itu berada di atas cairan tersebut. keadaan ini mirip dengan pembahasan jari-jari metasentris (BM) kapal dimana cairan ini mengoleng dengan sudut-sudut yang kecil, maka lintasan gerakan titik g merupakan busur sebuah lingkaran dimana m menjadi titik pusatnya dan GM sebagai jari-jarinya. Oleh karena itu, maka berat cairan ini terasa seolah-olah berada di titik m. dengan demikian, maka formulanya adalah :
i
GM = -------
V
Dimana :
I = momen kelembaman dari cairan
V = volume cairan dalam tanki
Pergerakan atau pergeseran tegak titik berat kapal dari G ke G1 menurut hukum pergeseran adalah sebagai berikut :
W x d
GG1 = --------
∆
dimana :
W = berat cairan dalam tangki, jika cairan tadi adalah air laut maka :
w = V/35
d = jarak kenaikan semu titik berat cairan yaitu sama dengan
GM = 1/v
GM = 1/v
∆ = berat benaman kapal, jika kapal terapung di air laut maka
∆ = v/35
Sehingga formula setelah disubstitusikan menjadi :
W x d
GG1 = ---------
∆
v/35 x 1/v i
GG1 = ------------- = --------
v/35 V
Pada umumnya bentuk tanki adalah kotak, dengan begitu rumusnya menjadi sebagai berikut :
L x B3
i = ------------
12V
Dimana :
L = panjang tangki
B = lebar tangki
L x B3
GG1 = ------------
12V
Bila cairan yang bergerak bebas di dalam tanki bukan air laut dan jika kapal tidak terapung di air lautyang berat jenisnya 1,025, maka rumusnya menjadi :
L x B3
GG1 = r ------------
12V
Dimana ;
Berat jenis cairan dalam tanki
R = -----------------------------------
Berat jenis cairan di luar kapal
Biasanya untuk memudahkan pekerjaan mualim, maka koreksi permukaan bebas dapat menggunakan daftar koreksi permukaan bebas (Table of Free surface) seperti disajikan pada tabel di bawah ini :
LEBAR TANGKI (DALAM KAKI)
| ||||||||
5
|
10
|
15
|
20
|
25
|
30
|
35
| ||
PANJANG TANGKI (DALAM KAKI)
|
10
|
Neg
|
Neg
|
0,01
|
0,02
|
0,04
|
0,06
|
0,10
|
20
|
Neg
|
Neg
|
0,02
|
0,04
|
0,07
|
0,13
|
0,20
| |
30
|
Neg
|
Neg
|
0,02
|
0,06
|
0,11
|
0,19
|
0,30
| |
40
|
Neg
|
0,01
|
0,03
|
0,08
|
0,15
|
0,25
|
0,41
| |
50
|
Neg
|
0,01
|
0,04
|
0,10
|
0,19
|
0,31
|
0,51
| |
60
|
Neg
|
0,01
|
0,05
|
0,11
|
0,22
|
0,39
|
0,62
| |
70
|
Neg
|
0,02
|
0,06
|
0,13
|
0,26
|
0,45
|
0,73
| |
80
|
Neg
|
0,02
|
0,06
|
0,15
|
0,3
|
0,51
|
0,84
| |
Pada daftar di atas dibuat untuk berat benaman = 10.000 ton dimana kapal terapung di air laut dan isi tangki adalah air laut pula. Permasalahannya adalah apabila cairan di dalam tanki bukan air laut, maka pembacaan daftar masih harus dikalikan dengan r. apabila berat benaman kapal bukan 10,000 ton, maka pembacaan daftar harus dikalikan dengan factor pengali seperti yang tertera pada tabel di bawah ini.
Berat benaman
|
Faktor pengali
|
Berat benaman
|
Faktor pengali
|
5.000
|
2,00
|
11.000
|
0,91
|
6.000
|
1,67
|
12.000
|
0,83
|
7.000
|
1,43
|
13.000
|
0,77
|
8.000
|
1,25
|
14.000
|
0,71
|
9.000
|
1,11
|
15.000
|
0,67
|
Contoh soal :
a) Sebuah tangki yang panjangnya 50 kaki dan lebarnya 30 kaki terisi sebagian dengan minyak yang berat jenisnya 0,8. Jika berat benamannya 13.000 ton, maka hitung pengurangan tinggi metasentris karena efek permukaan bebas tersebut.
b) Sebuah tangki yang panjangnya 70 kaki dan lebarnya 35 kaki terisi sebagian dengan minyak yang berat jenisnya 0,83. Jika berat benamannya 7.000 ton, maka hitung pengurangan tinggi metasentris karena efek permukaan bebas tersebut.
Jawaban :
a) Diketahui :
L = 50 kaki
B = 30 kaki
Bj dlm tangki = 0,8
∆ = 13.000
Cara perhitungan adalah :
L x B3
GG1 = r ------------
12V
50 x (30)3
GG1 = 0,8 ---------------------
12 x 35 x 13.000
1.080.000
GG1 = --------------
5.460.000
GG1 = 0,197’ ------------- GG1 = 0,2 kaki
Jadi pengurangan tinggi metasentris (GM) adalah 0,2 kaki
Dengan menggunakan daftar :
Lihat daftar tabel 6 dan 7 di atas.
Nilai daftar 6 = 0,31 (L = 50 ft dam B = 30 ft)
Nilai daftar 7 = 0,77 (lihat berat benaman 13.000)
r = 0,8 / 1,025
GG1 = (0,8 / 1,025) x 0,31 x 0,77
GG1 = 0,19096 / 1,025
GG1 = 0,186302439’
GG1 = 0,2 kaki
Jadi pengurangan tinggi metasentris (GM) adalah 0,2 kaki
b) Diketahui :
L = 70 kaki
B = 35 kaki
Bj dlm tangki = 0,83
∆ = 7.000
Cara perhitungan adalah :
L x B3
GG1 = r ------------
12V
70 x (35)3
GG1 = 0,83 ---------------------
12 x 35 x 7.000
2.491.037,5
GG1 = ----------------
2.940.000
GG1 = 0,847291666’------------- GG1 = 0,9 kaki
Jadi pengurangan tinggi metasentris (GM) adalah 0,9 kaki
Dengan menggunakan daftar :
Lihat tabel daftar 6 dan 7 di atas.
Nilai daftar 6 = 0,73 (L = 70 ft dam B = 35 ft)
Nilai daftar 7 = 1,43 (lihat berat benaman 7.000)
r = 0,83 / 1,025
GG1 = (0,83 / 1,025) x 0,73 x 1,43
GG1 = 0,86647 / 1,025
GG1 = 0,84530439’
GG1 = 0,9 kaki
Jadi pengurangan tinggi metasentris (GM) adalah 0,9 kaki
Saya paling pusing belajar ini bu bagaimana caranya agar lebih mudah menguasai materi ini
BalasHapusBagaimana cara mudah untuk menguasai materi ini Bu?
BalasHapusSaya sedikit pusing
Saya mengetahui prinsip² pengaruh permukaan bebas dan rumus² nya
BalasHapus