Analisis Hambatan dan Lift Force Dengan Modifikasi Twin Stephull pada Kapal Speedboat Menggunakan Metode CFD

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh modifikasi lambung kapal menggunakan twin step hull terhadap nilai hambatan (resistance) dan gaya angkat (lift force) pada kapal cepat jenis speedboat. Penambahan step pada lambung kapal bertujuan untuk mengurangi luas permukaan basah (wetted surface area) melalui pembentukan lapisan udara di bawah lambung, sehingga diharapkan dapat menurunkan hambatan hidrodinamika dan meningkatkan efisiensi kinerja kapal. Objek penelitian adalah kapal speedboat sepanjang 15 meter dengan tiga variasi model, yaitu model existing tanpa step, model twin step hull dengan peletakan step pada frame 10, dan model twin step hull dengan peletakan step pada frame 17. Analisis dilakukan menggunakan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) pada lima variasi kecepatan, yaitu 10, 15, 20, 25, dan 30 knot. Simulasi dilakukan pada dua kondisi operasi, yakni kondisi even keel dan kondisi trim buritan sebesar 4°. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pada kondisi even keel, model dengan peletakan step pada frame 17 memberikan performa terbaik dalam menurunkan hambatan kapal. Pada kecepatan 10 knot, hambatan menurun dari 15.983.108 N pada model existing menjadi 10.579.523 N pada model frame 17 atau berkurang sebesar 51%. Pada kecepatan 20 knot, hambatan berkurang sebesar 41%, sedangkan pada kecepatan 30 knot penurunan hambatan hanya mencapai sekitar 10%. Peningkatan kecepatan juga diikuti oleh peningkatan gaya angkat pada seluruh model, yang menunjukkan karakteristik planing hull bekerja secara efektif. Pada kondisi trim 4°, hambatan total kapal cenderung meningkat akibat bertambahnya luas permukaan lambung yang terendam air di bagian buritan. Meskipun demikian, model dengan peletakan step pada frame 10 menunjukkan performa terbaik pada kondisi ini. Pada kecepatan 20 knot, hambatan menurun dari 40.495.198 N pada model existing menjadi 28.507.205 N atau berkurang sebesar 42%, sedangkan pada kecepatan 30 knot penurunan hambatan mencapai 31%. Analisis distribusi tekanan menunjukkan bahwa model twin step hull mampu membentuk zona tekanan rendah di belakang step, yang berkontribusi pada pengurangan kontak langsung antara lambung dan air. Secara keseluruhan, hasil penelitian membuktikan bahwa penerapan twin step hull efektif dalam menurunkan hambatan dan meningkatkan distribusi gaya angkat. Peletakan step pada frame 17 lebih optimal untuk kondisi even keel dengan kecepatan rendah hingga menengah, sedangkan peletakan step pada frame 10 lebih unggul pada kondisi trim dengan kecepatan menengah hingga tinggi. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi dalam pengembangan desain kapal cepat yang lebih efisien, stabil, dan hemat energi pada berbagai kondisi operasi.