ccitonline.com

Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh,

Selamat pagi/siang/sore/malam Prof DAI dan teman-teman sekalian. Perkenalkan nama saya Annisa Nabila, mahasiswa program studi Teknik Perkapalan angkatan 2024 dengan NPM 2406406484. Berikut adalah karya ilmiah yang saya kerjakan sebagai proyek tugas besar untuk mata kuliah Metode Numerik pasca UTS.

A. Analisis Perbandingan Hambatan Kapal Nelayan Monohull dan Multihull

B. Penulis: Annisa Nabila

C. Instansi: Universitas Indonesia

D. ABSTRAK

Kapal nelayan merupakan sarana utama kegiatan penangkapan ikan di Indonesia. Namun, masih sering terjadi kecelakaan kapal yang disebabkan oleh berbagai faktor, salah satunya terkait karakteristik desain lambung dan performa hidrodinamika kapal. Hambatan kapal yang tinggi dapat meningkatkan kebutuhan daya mesin dan konsumsi bahan bakar, sedangkan konfigurasi lambung yang kurang optimal dapat mempengaruhi efisiensi operasional kapal. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan membandingkan hambatan kapal nelayan pada konfigurasi monohull dan multihull menggunakan metode numerik.

Penelitian dilakukan melalui pemodelan kapal menggunakan Maxsurf Modeler dan simulasi hambatan menggunakan Maxsurf Resistance. Analisis hambatan kapal monohull dilakukan menggunakan metode Holtrop-Mennen, sedangkan kapal multihull dianalisis menggunakan metode Slender Body. Data hasil simulasi kemudian diolah menggunakan regresi polinomial untuk memperoleh hubungan matematis antara kecepatan kapal dan hambatan yang dihasilkan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa hambatan kapal meningkat seiring bertambahnya kecepatan kapal dan memiliki hubungan non-linear. Pada kecepatan 16 knot, hambatan kapal monohull sebesar 40,1 kN, sedangkan hambatan kapal multihull sebesar 22,2 kN. Hasil tersebut menunjukkan bahwa konfigurasi multihull mampu mengurangi hambatan hingga 44,6% dibandingkan monohull. Selain memiliki hambatan yang lebih rendah, konfigurasi multihull juga berpotensi memberikan stabilitas yang lebih baik karena memiliki lebar kapal yang lebih besar.

Berdasarkan hasil analisis, konfigurasi multihull menunjukkan performa hidrodinamika yang lebih baik dibandingkan monohull sehingga berpotensi menjadi alternatif desain kapal nelayan yang lebih efisien dan optimal. Penelitian ini menunjukkan bahwa metode numerik dapat digunakan sebagai alat bantu dalam proses evaluasi dan pengembangan desain kapal untuk mendukung peningkatan performa operasional kapal nelayan.

Kata kunci: hambatan kapal, monohull, multihull, Holtrop-Mennen, metode numerik, regresi polinomial.

E. AUTHOR DECLARATION

1. Deep Awareness of I

Melalui project ini, saya menyadari bahwa metode numerik merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk memahami fenomena hidrodinamika kapal secara lebih sistematis dan terukur. Dalam analisis hambatan kapal, hasil simulasi dan perhitungan yang diperoleh tidak hanya berupa angka, tetapi juga merepresentasikan perilaku fisik kapal saat beroperasi di air. Oleh karena itu, setiap parameter, asumsi, dan hasil yang diperoleh perlu dipahami berdasarkan teori yang mendasarinya agar dapat menghasilkan interpretasi yang tepat.

Selain itu, saya menyadari bahwa analisis teknik yang dilakukan memiliki keterkaitan dengan permasalahan nyata di bidang maritim. Topik yang saya pilih berangkat dari kondisi kapal nelayan yang masih mendominasi aktivitas perikanan di Indonesia, sehingga pemahaman mengenai pengaruh konfigurasi lambung terhadap performa kapal menjadi penting untuk dipelajari. Dengan demikian, project ini tidak hanya menjadi sarana untuk mempelajari metode numerik, tetapi juga sebagai upaya memahami bagaimana pendekatan teknik dapat digunakan untuk menganalisis dan mengevaluasi alternatif desain kapal yang lebih baik.

2. Intention of the Project Activity

Tujuan utama project ini adalah mempelajari penerapan metode numerik dalam analisis hambatan kapal melalui perbandingan konfigurasi lambung monohull dan multihull. Analisis dilakukan untuk mengetahui bagaimana perbedaan konfigurasi lambung mempengaruhi besar hambatan yang dihasilkan serta mengevaluasi konfigurasi yang memiliki performa hidrodinamika lebih baik berdasarkan hasil simulasi dan pengolahan data numerik.

Selain menerapkan konsep yang dipelajari pada mata kuliah Metode Numerik, project ini juga menjadi sarana untuk mengintegrasikan pengetahuan dari bidang hidrodinamika kapal serta hambatan dan propulsi ke dalam suatu studi kasus yang lebih aplikatif. Melalui proses pemodelan, simulasi, perhitungan, dan analisis hasil, saya berharap dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik mengenai hubungan antara desain lambung dan performa kapal, serta menunjukkan bagaimana metode numerik dapat digunakan sebagai alat bantu dalam proses analisis dan pengambilan keputusan pada tahap awal desain kapal.

F. INTRODUCTION

F.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara maritim dengan aktivitas perikanan yang tinggi sehingga kapal nelayan menjadi sarana utama dalam kegiatan penangkapan ikan. Namun demikian, kecelakaan kapal nelayan di Indonesia masih cukup sering terjadi, terutama akibat cuaca buruk, stabilitas kapal yang kurang baik, serta performa kapal yang belum optimal dari aspek hidrodinamika. Beberapa kasus kecelakaan menunjukkan kapal nelayan mengalami kehilangan stabilitas hingga terbalik (capsize) saat beroperasi di laut.

Selain faktor operasional, bentuk dan konfigurasi lambung kapal juga mempengaruhi performa kapal di laut. Bentuk lambung mempengaruhi pola aliran fluida dan besar hambatan kapal (ship resistance). Hambatan yang tinggi menyebabkan kebutuhan daya mesin dan konsumsi bahan bakar meningkat, sedangkan konfigurasi lambung yang kurang optimal dapat mempengaruhi kenyamanan dan keselamatan kapal saat beroperasi. Oleh karena itu, analisis hambatan kapal menjadi salah satu aspek penting dalam pengembangan desain kapal nelayan.

Pada umumnya kapal nelayan di Indonesia masih menggunakan konfigurasi monohull, sedangkan konfigurasi multihull seperti catamaran mulai dikembangkan karena memiliki stabilitas lebih baik dan potensi hambatan yang lebih kecil pada kondisi tertentu. Namun, karakteristik hambatan multihull dipengaruhi oleh interferensi aliran dan gelombang antar lambung sehingga memerlukan analisis lebih lanjut menggunakan pendekatan numerik.

Dalam penelitian ini digunakan metode Holtrop-Mennen untuk analisis hambatan kapal monohull dan metode slender body untuk multihull. Selain itu, digunakan regresi polinomial untuk membantu mengolah data hasil simulasi sehingga hubungan antara kecepatan kapal dan hambatan dapat dianalisis secara matematis. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan karakteristik hambatan kapal nelayan pada konfigurasi monohull dan multihull menggunakan metode numerik sehingga dapat diperoleh konfigurasi lambung yang lebih optimal dari aspek efisiensi dan operasional kapal.

F.2 Initial Thinking

Tahap initial thinking dilakukan untuk memahami permasalahan penelitian secara lebih terstruktur sebelum menentukan metode dan pendekatan analisis yang digunakan. Pada tahap ini, permasalahan tidak hanya dilihat dari gejala yang muncul, tetapi juga ditinjau dari penyebab, pihak-pihak yang terdampak, konteks penerapan, serta data dan bukti yang mendukung. Dengan demikian, proses analisis yang dilakukan pada tahap selanjutnya dapat lebih terarah dan sesuai dengan tujuan penelitian.

F.2.1 Problem Understanding

Permasalahan yang menjadi fokus penelitian ini adalah bagaimana konfigurasi lambung mempengaruhi hambatan kapal nelayan. Hambatan kapal merupakan salah satu parameter penting dalam desain kapal karena berpengaruh langsung terhadap kebutuhan daya mesin, konsumsi bahan bakar, dan efisiensi operasional. Semakin besar hambatan yang dihasilkan, semakin besar pula energi yang dibutuhkan kapal untuk bergerak pada kecepatan tertentu. Oleh karena itu, analisis hambatan menjadi langkah awal yang penting dalam mengevaluasi performa suatu desain kapal.

F.2.2 Stakeholder Analysis

Permasalahan hambatan kapal melibatkan berbagai pihak yang terdampak secara langsung maupun tidak langsung. Nelayan sebagai pengguna kapal membutuhkan kapal yang aman, nyaman, dan efisien untuk mendukung aktivitas penangkapan ikan. Pemilik kapal menginginkan biaya operasional yang lebih rendah, terutama dari aspek konsumsi bahan bakar. Di sisi lain, perancang kapal memerlukan dasar teknis yang dapat digunakan untuk menentukan konfigurasi lambung yang optimal. Oleh karena itu, solusi yang dihasilkan perlu mempertimbangkan kebutuhan seluruh pihak yang terlibat.

F.2.3 Contextual Analysis

Indonesia merupakan negara maritim dengan aktivitas perikanan yang tinggi dan sebagian besar kapal nelayan masih menggunakan konfigurasi monohull. Dalam beberapa tahun terakhir, berbagai kecelakaan kapal nelayan masih terjadi di perairan Indonesia, termasuk kasus kapal terbalik (capsize) yang dipengaruhi oleh kondisi cuaca, karakteristik operasional, maupun performa kapal itu sendiri. Seiring berkembangnya teknologi perkapalan, konfigurasi multihull mulai dipertimbangkan karena memiliki potensi memberikan stabilitas dan performa hidrodinamika yang lebih baik dibandingkan konfigurasi konvensional.

F.2.4 Root Cause Analysis

Tingginya kebutuhan daya dan konsumsi bahan bakar pada kapal salah satunya disebabkan oleh besarnya hambatan yang dialami kapal saat bergerak di air. Hambatan tersebut dipengaruhi oleh bentuk lambung, luas permukaan basah, kecepatan kapal, serta pola pembentukan gelombang di sekitar kapal. Perbedaan konfigurasi lambung menyebabkan perbedaan karakteristik aliran fluida dan distribusi tekanan sehingga menghasilkan nilai hambatan yang berbeda. Oleh karena itu, konfigurasi lambung menjadi salah satu faktor yang perlu dianalisis untuk memahami akar penyebab perbedaan performa kapal.

F.2.5 Deconstruction into Fundamental Principles

Untuk memahami permasalahan hambatan kapal secara lebih mendasar, diperlukan kajian terhadap prinsip-prinsip hidrodinamika yang menjadi dasar analisis pada penelitian ini. Prinsip-prinsip tersebut digunakan untuk menjelaskan hubungan antara karakteristik lambung kapal, aliran fluida, serta hambatan yang timbul saat kapal bergerak di air. Pemahaman terhadap teori dasar ini penting karena menjadi landasan dalam proses pemodelan, simulasi, dan interpretasi hasil yang dilakukan pada penelitian.

Berdasarkan kebutuhan analisis tersebut, beberapa teori yang digunakan dalam penelitian ini meliputi teori hambatan kapal, hambatan gesek, hambatan gelombang, Reynolds Number, dan Froude Number. Teori-teori tersebut selanjutnya menjadi dasar dalam penerapan metode Holtrop-Mennen dan metode slender body untuk menganalisis karakteristik hambatan kapal monohull dan multihull.

a.) Hambatan Kapal

Hambatan kapal (ship resistance) merupakan gaya yang bekerja berlawanan arah terhadap gerak kapal ketika kapal bergerak di air. Hambatan kapal mempengaruhi kebutuhan daya mesin, konsumsi bahan bakar, dan performa operasional kapal. Semakin besar hambatan kapal, maka daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan kapal juga semakin besar.

Secara umum, hambatan total kapal terdiri dari beberapa komponen utama yang dapat dituliskan sebagai:

RT = RF + RW + RA

Keterangan:
RT = hambatan total kapal
RF = hambatan gesek (friction resistance)
RW = hambatan gelombang (wave resistance)
RA = hambatan tambahan (additional resistance)

Hambatan gesek terjadi akibat gesekan antara permukaan lambung kapal dengan fluida, sedangkan hambatan gelombang muncul akibat pembentukan gelombang saat kapal bergerak di permukaan air.

b.) Hambatan Gesek (Friction Resistance)

Hambatan gesek merupakan hambatan yang terjadi akibat gesekan antara permukaan lambung kapal dengan air. Besarnya hambatan gesek dipengaruhi oleh luas permukaan basah kapal, kecepatan kapal, serta karakteristik aliran fluida di sekitar lambung.

Perhitungan hambatan gesek menggunakan friction coefficient berdasarkan rumus ITTC 1957:

CF = 0.075 / (log10(Re) − 2)²

Keterangan:
CF = friction coefficient
Re = Reynolds Number

Hambatan gesek kemudian dihitung menggunakan persamaan:

RF = 0.5 × ρ × V² × S × CF

Keterangan:
RF = hambatan gesek
ρ = massa jenis air (kg/m³)
V = kecepatan kapal (m/s)
S = wetted surface area (m²)
CF = friction coefficient

c.) Hambatan Gelombang (Wave Resistance)

Hambatan gelombang merupakan hambatan yang muncul akibat pembentukan gelombang di sekitar kapal saat bergerak di permukaan air. Hambatan ini sangat dipengaruhi oleh bentuk lambung dan kecepatan kapal.

Semakin tinggi kecepatan kapal, maka energi yang digunakan untuk membentuk gelombang juga akan semakin besar sehingga nilai hambatan meningkat secara signifikan. Hambatan gelombang menjadi salah satu komponen utama pada kapal yang bergerak dengan Froude Number tinggi.

d.) Reynolds Number

Reynolds Number digunakan untuk mengetahui karakteristik aliran fluida di sekitar lambung kapal, apakah aliran bersifat laminar atau turbulen. Reynolds Number dihitung menggunakan persamaan:

Re = (V × L) / ν

Keterangan:
Re = Reynolds Number
V = kecepatan kapal (m/s)
L = panjang kapal (m)
ν = viskositas kinematik fluida (m²/s)

Nilai Reynolds Number digunakan dalam perhitungan friction coefficient pada analisis hambatan gesek kapal.

e.) Froude Number

Froude Number digunakan untuk melihat pengaruh pembentukan gelombang terhadap kapal yang bergerak di permukaan air.

Persamaan Froude Number:

Fn = V / √(g × L)

Keterangan:
Fn = Froude Number
V = kecepatan kapal (m/s)
g = percepatan gravitasi (9.81 m/s²)
L = panjang kapal (m)

Nilai Froude Number mempengaruhi karakteristik wave resistance pada kapal. Semakin besar nilai Froude Number, maka pengaruh hambatan gelombang akan semakin dominan.

f.) Metode Holtrop-Mennen

Metode Holtrop-Mennen merupakan metode empiris yang digunakan untuk memperkirakan hambatan kapal displacement berdasarkan parameter utama kapal seperti panjang, lebar, draft, dan kecepatan kapal. Metode ini banyak digunakan pada kapal monohull karena mampu memberikan estimasi hambatan yang cukup baik dengan proses perhitungan yang relatif sederhana.

Pada metode Holtrop digunakan perhitungan friction coefficient berdasarkan rumus ITTC 1957:

CF = 0.075 / (log10(Re) − 2)²

Kemudian digunakan untuk menghitung hambatan gesek kapal:

RF = 0.5 × ρ × V² × S × CF

Metode Holtrop-Mennen digunakan dalam penelitian ini karena sesuai untuk analisis hambatan kapal displacement monohull berdasarkan parameter utama kapal yang tersedia.

g.) Metode Slender Body

Metode slender body merupakan pendekatan analisis hidrodinamika yang digunakan untuk kapal dengan bentuk lambung ramping seperti multihull atau catamaran. Metode ini mempertimbangkan pengaruh interferensi aliran dan gelombang antar lambung kapal.

Pada kapal multihull, interaksi aliran fluida antar lambung dapat mempengaruhi hambatan total kapal sehingga diperlukan pendekatan yang berbeda dibandingkan kapal monohull. Oleh karena itu, metode slender body digunakan karena lebih sesuai untuk menganalisis karakteristik hambatan kapal multihull dengan bentuk lambung ramping.

h.) Regresi Polinomial

Regresi polinomial merupakan metode pendekatan matematis yang digunakan untuk memperoleh hubungan antara dua variabel berdasarkan data hasil simulasi atau eksperimen. Pada penelitian ini, regresi polinomial digunakan untuk melihat hubungan antara kecepatan kapal dan hambatan total kapal.

Persamaan umum regresi polinomial orde dua:

R = aV² + bV + c

Keterangan:
R = hambatan kapal
V = kecepatan kapal
a, b, c = konstanta regresi

Regresi polinomial digunakan karena hubungan antara kecepatan kapal dan hambatan bersifat non-linear. Seiring meningkatnya kecepatan kapal, nilai hambatan kapal juga meningkat secara signifikan akibat pengaruh pembentukan gelombang di sekitar lambung kapal.

Pada penelitian ini, regresi polinomial digunakan untuk membantu mengolah data hasil simulasi sehingga hubungan antara kecepatan kapal dan hambatan dapat dianalisis secara matematis dan divisualisasikan dalam bentuk grafik.

F.2.6 State-of-the-Art Analysis and Research Gap

Perkembangan teknologi komputasi dan metode numerik telah mendorong penggunaan berbagai pendekatan dalam analisis performa hidrodinamika kapal. Saat ini, prediksi hambatan kapal dapat dilakukan menggunakan metode empiris, metode potensial, maupun simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD). Penggunaan metode numerik memberikan keuntungan berupa waktu analisis yang lebih singkat dan biaya yang lebih rendah dibandingkan pengujian model fisik di laboratorium.

Pada tahap awal desain kapal, metode Holtrop-Mennen masih banyak digunakan untuk memprediksi hambatan kapal monohull karena mampu memberikan estimasi yang cukup baik berdasarkan parameter utama kapal. Sementara itu, untuk kapal multihull, metode slender body banyak digunakan karena lebih sesuai dalam merepresentasikan karakteristik lambung ramping serta pengaruh interaksi antar lambung. Kedua metode tersebut telah banyak diterapkan dalam berbagai penelitian hidrodinamika kapal sebagai pendekatan awal sebelum dilakukan analisis yang lebih kompleks.

Beberapa penelitian terdahulu menunjukkan bahwa konfigurasi multihull memiliki potensi menghasilkan hambatan yang lebih rendah dan stabilitas yang lebih baik dibandingkan konfigurasi monohull pada kondisi operasi tertentu. Namun, sebagian besar penelitian masih berfokus pada kapal penumpang, kapal cepat, maupun kapal multihull berukuran besar. Penelitian yang secara khusus membandingkan karakteristik hambatan kapal nelayan monohull dan multihull menggunakan metode Holtrop-Mennen dan slender body masih relatif terbatas.

Berdasarkan kondisi tersebut, penelitian ini dilakukan untuk mengisi kesenjangan penelitian yang ada dengan melakukan analisis dan perbandingan hambatan kapal nelayan pada dua konfigurasi lambung yang berbeda. Selain menggunakan metode prediksi hambatan yang sesuai untuk masing-masing konfigurasi, penelitian ini juga memanfaatkan regresi polinomial untuk mengkaji hubungan antara kecepatan kapal dan hambatan yang dihasilkan. Dengan demikian, hasil penelitian diharapkan dapat memberikan pemahaman yang lebih baik mengenai pengaruh konfigurasi lambung terhadap performa hidrodinamika kapal nelayan.

F.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka rumusan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Bagaimana perbandingan hambatan kapal nelayan pada konfigurasi monohull dan multihull?
2. Bagaimana penerapan metode numerik dalam analisis hambatan kapal nelayan?
3. Konfigurasi lambung mana yang lebih optimal ditinjau dari aspek hambatan kapal?

F.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Menganalisis hambatan kapal nelayan pada konfigurasi monohull dan multihull menggunakan metode numerik.
2. Membandingkan performa hambatan kapal monohull dan multihull.
3. Menentukan konfigurasi lambung yang lebih optimal dari aspek hambatan kapal.

F.5 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan pemahaman mengenai penerapan metode numerik dalam analisis hambatan kapal serta menjadi referensi awal dalam pengembangan desain kapal nelayan yang lebih efisien dan optimal dari aspek hidrodinamika. Selain itu, penelitian ini juga diharapkan dapat membantu memahami pengaruh konfigurasi lambung terhadap performa kapal sehingga dapat menjadi pertimbangan dalam pengembangan kapal nelayan di Indonesia.

F.6 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Analisis dilakukan pada kapal nelayan dengan konfigurasi monohull dan multihull (catamaran).
2. Analisis difokuskan pada hambatan kapal (ship resistance).
3. Kondisi analisis diasumsikan pada calm water dengan kecepatan konstan.
4. Perhitungan hambatan monohull menggunakan metode Holtrop-Mennen dan multihull menggunakan metode slender body.
5. Pemodelan dan simulasi dilakukan menggunakan software Maxsurf serta pengolahan data menggunakan regresi polinomial.

G. METHODS AND PROCEDURES

Penelitian ini menggunakan pendekatan metode numerik untuk menganalisis hambatan kapal nelayan pada konfigurasi monohull dan multihull. Analisis dilakukan menggunakan metode Holtrop-Mennen untuk kapal monohull dan metode slender body untuk kapal multihull. Selain itu, digunakan regresi polinomial untuk membantu mengolah data hasil simulasi hambatan kapal sehingga hubungan antara kecepatan kapal dan hambatan dapat dianalisis secara kuantitatif. Tahapan penelitian disusun berdasarkan framework DAI5 agar proses analisis dilakukan secara sistematis, terukur, dan sesuai dengan tujuan penelitian yang telah ditetapkan pada tahap sebelumnya.

G.1 Idealization

Tahap idealization dilakukan untuk menyederhanakan kondisi nyata menjadi model yang dapat dianalisis secara numerik tanpa menghilangkan karakteristik utama yang mempengaruhi hambatan kapal. Penyederhanaan ini diperlukan agar proses simulasi dan analisis dapat dilakukan secara lebih efektif serta tetap sesuai dengan prinsip-prinsip hidrodinamika.

Dalam penelitian ini digunakan beberapa asumsi, yaitu kapal bergerak pada kondisi calm water sehingga pengaruh gelombang, angin, dan arus laut tidak diperhitungkan. Kecepatan kapal dianggap konstan pada setiap kondisi simulasi, sedangkan air laut diasumsikan sebagai fluida homogen dan incompressible. Selain itu, geometri kapal dianggap tetap selama proses analisis dan kondisi muatan kapal diasumsikan tidak berubah.

Analisis difokuskan pada karakteristik hambatan kapal sehingga aspek stabilitas, seakeeping, propulsi, dan analisis struktur kapal tidak dibahas secara mendalam. Pendekatan ini dipilih karena penelitian bertujuan membandingkan performa hambatan kapal nelayan pada konfigurasi monohull dan multihull sebagai dasar evaluasi efisiensi hidrodinamika.

Model matematis yang digunakan dalam penelitian ini mengacu pada teori hambatan kapal yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya. Parameter hidrodinamika yang digunakan meliputi Reynolds Number, Froude Number, friction coefficient, dan friction resistance.

Reynolds Number dihitung menggunakan persamaan:

Re = (V × L) / ν

dengan V adalah kecepatan kapal, L adalah panjang kapal, dan ν adalah viskositas kinematik fluida.

Friction coefficient dihitung menggunakan rumus ITTC 1957:

CF = 0.075 / (log10(Re) − 2)²

Sedangkan friction resistance dihitung menggunakan persamaan:

RF = 0.5 × ρ × V² × S × CF

Froude Number dihitung menggunakan persamaan:

Fn = V / √(gL)

dengan g merupakan percepatan gravitasi dan L merupakan panjang kapal.

Pada konfigurasi monohull, prediksi hambatan dilakukan menggunakan metode Holtrop-Mennen yang banyak digunakan untuk kapal displacement. Sementara itu, pada konfigurasi multihull digunakan metode slender body yang lebih sesuai untuk kapal berlambung ramping seperti catamaran karena mempertimbangkan pengaruh interferensi antar lambung.

Selain perhitungan hidrodinamika, digunakan regresi polinomial untuk memperoleh hubungan matematis antara kecepatan kapal dan hambatan total. Penggunaan regresi dipilih karena mampu menggambarkan kecenderungan perubahan hambatan terhadap kecepatan secara kuantitatif dan mempermudah interpretasi hasil analisis.

G.2 Instruction Set

Tahapan penelitian dilakukan secara sistematis sesuai diagram alir penelitian yang ditunjukkan pada Gambar berikut:

Gambar G.1 Diagram Alir Instruction Set

Berdasarkan diagram alir tersebut, langkah-langkah penelitian dilakukan sebagai berikut:

1. Melakukan studi literatur terkait hambatan kapal, metode numerik, konfigurasi monohull dan multihull, serta metode Holtrop-Mennen dan slender body yang digunakan dalam analisis.
2. Menentukan parameter analisis berupa jenis kapal, dimensi utama kapal, dan variasi kecepatan yang akan digunakan dalam simulasi.
3. Membuat model kapal monohull dan multihull menggunakan Maxsurf Modeler berdasarkan parameter utama yang telah ditentukan.
4. Menentukan metode analisis yang digunakan, yaitu Holtrop-Mennen untuk kapal monohull dan slender body untuk kapal multihull.
5. Melakukan simulasi hambatan menggunakan Maxsurf Resistance pada beberapa variasi kecepatan operasi.
6. Mengambil data hasil simulasi yang meliputi hambatan total kapal, kecepatan kapal, dan Froude Number.
7. Melakukan perhitungan numerik untuk memperoleh Reynolds Number, friction coefficient, dan friction resistance sebagai parameter pendukung analisis.
8. Mengolah data hasil simulasi menggunakan regresi polinomial untuk memperoleh hubungan matematis antara kecepatan kapal dan hambatan total.
9. Melakukan analisis dan evaluasi hasil simulasi untuk memastikan kesesuaian hasil terhadap teori hidrodinamika yang berlaku.
10. Apabila hasil yang diperoleh belum sesuai atau menunjukkan ketidakkonsistenan, dilakukan perbaikan parameter dan simulasi ulang hingga diperoleh hasil yang representatif.
11. Membandingkan karakteristik hambatan kapal monohull dan multihull berdasarkan hasil simulasi dan pengolahan data.
12. Menyusun kesimpulan dan laporan penelitian berdasarkan hasil analisis yang telah diperoleh.

G.3 Verification and Validation

Verifikasi dilakukan dengan memastikan bahwa seluruh parameter, asumsi, dan metode yang digunakan telah sesuai dengan teori hambatan kapal yang berlaku. Validasi dilakukan melalui pemeriksaan tren hubungan antara kecepatan kapal dan hambatan total yang dihasilkan, serta membandingkannya dengan karakteristik hidrodinamika yang telah dijelaskan dalam literatur.

Untuk meminimalkan kesalahan, kedua model kapal dianalisis menggunakan parameter simulasi yang sama sehingga perbedaan hasil yang diperoleh terutama dipengaruhi oleh konfigurasi lambung. Selain itu, diterapkan proses evaluasi dan simulasi ulang apabila ditemukan hasil yang kurang representatif.

G.4 Sustainability and Practical Implications

Analisis hambatan kapal dilakukan tidak hanya untuk membandingkan performa hidrodinamika kedua konfigurasi lambung, tetapi juga untuk mengevaluasi potensi efisiensi energi yang dapat diperoleh. Konfigurasi kapal dengan hambatan lebih rendah akan membutuhkan daya yang lebih kecil sehingga berpotensi mengurangi konsumsi bahan bakar dan biaya operasional kapal nelayan.

Dengan demikian, hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan desain kapal nelayan yang lebih efisien, ekonomis, dan berkelanjutan

3.1 Metode Penelitian

Penelitian ini menggunakan pendekatan metode numerik untuk menganalisis hambatan kapal nelayan pada konfigurasi monohull dan multihull. Analisis dilakukan menggunakan metode Holtrop-Mennen untuk kapal monohull dan metode slender body untuk kapal multihull. Selain itu, digunakan regresi polinomial untuk membantu mengolah data hasil simulasi hambatan kapal.

3.2 Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian dilakukan sebagai berikut:

1. Studi literatur terkait hambatan kapal dan metode numerik.
2. Pembuatan model kapal monohull dan multihull.
3. Simulasi hambatan kapal pada beberapa variasi kecepatan.
4. Pengolahan data hasil simulasi menggunakan regresi polinomial.
5. Analisis dan perbandingan hambatan kapal.

Untuk mempermudah pemahaman alur penelitian, tahapan penelitian dapat dilihat pada diagram alir berikut.

H. RESULTS AND DISCUSSION

H.1 Data Kapal

Penelitian dilakukan menggunakan dua konfigurasi kapal nelayan, yaitu monohull dan multihull (catamaran). Parameter utama kapal yang digunakan adalah sebagai berikut:

Monohull:
Panjang (L) = 13 m
Lebar (B) = 3 m
Draft (T) = 1 m

Multihull:
Panjang (L) = 13 m
Lebar (B) = 4.8 m
Draft (T) = 1 m

Model kapal dibuat menggunakan Maxsurf Modeler kemudian dilakukan analisis hambatan menggunakan Maxsurf Resistance.

H.2 Data Hambatan Kapal

Hasil simulasi hambatan kapal pada beberapa variasi kecepatan diperoleh sebagai berikut:

Tabel H.1 Data Hambatan Kapal Monohull

Kecepatan (knot)	Hambatan (kN)
8	4.4
10	13.5
12	26.5
14	35.0
16	40.1

Tabel H.2 Data Hambatan Kapal Multihull

Kecepatan (knot)	Hambatan (kN)
8	4.0
10	9.6
12	17.7
14	20.7
16	22.2

Berdasarkan hasil simulasi terlihat bahwa hambatan kapal meningkat seiring bertambahnya kecepatan kapal. Namun, konfigurasi multihull menghasilkan hambatan yang lebih kecil dibandingkan monohull pada setiap variasi kecepatan.

H.3 Perhitungan Reynolds Number

Contoh perhitungan Reynolds Number dilakukan pada kecepatan 10 knot.

Diketahui:

V = 10 knot = 5.144 m/s
L = 13 m
ν = 1.19 × 10^-6 m²/s

Maka:

Re = (V × L) / ν

Re = (5.144 × 13) / (1.19 × 10^-6)

Re = 5.62 × 10^7

Nilai Reynolds Number menunjukkan bahwa aliran fluida di sekitar kapal bersifat turbulen sehingga perhitungan hambatan gesek menggunakan friction coefficient ITTC 1957 dapat digunakan.

H.4 Perhitungan Friction Coefficient

Perhitungan friction coefficient dilakukan menggunakan rumus ITTC 1957.

CF = 0.075 / (log10(Re) − 2)²

CF = 0.075 / (log10(5.62 × 10^7) − 2)²

CF = 0.00227

Nilai friction coefficient digunakan untuk menghitung hambatan gesek kapal.

H.5 Perhitungan Hambatan Gesek

Diketahui:

ρ = 1025 kg/m³
V = 5.144 m/s
S = 35 m²
CF = 0.00227

Maka:

RF = 0.5 × ρ × V² × S × CF

RF = 0.5 × 1025 × (5.144)² × 35 × 0.00227

RF = 1087 N

RF = 1.09 kN

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa hambatan gesek meningkat seiring bertambahnya kecepatan kapal karena dipengaruhi oleh peningkatan gaya gesek antara lambung kapal dan fluida.

H.6 Analisis Regresi Polinomial

Data hasil simulasi kemudian diolah menggunakan regresi polinomial untuk memperoleh hubungan matematis antara kecepatan kapal dan hambatan total.

Persamaan regresi monohull:

Rmono = 0.29V² − 1.8V + 2.5

Persamaan regresi multihull:

Rmulti = 0.16V² − 1.1V + 1.9

Hasil regresi menunjukkan bahwa hubungan antara kecepatan kapal dan hambatan bersifat non-linear. Semakin tinggi kecepatan kapal, maka kenaikan hambatan akan semakin besar akibat pengaruh wave resistance.

H.7 Analisis Perbandingan Hambatan

Perbandingan hasil hambatan menunjukkan bahwa konfigurasi multihull menghasilkan hambatan lebih kecil dibandingkan monohull pada seluruh variasi kecepatan.

Pada kecepatan 16 knot diperoleh:

Hambatan monohull = 40.1 kN
Hambatan multihull = 22.2 kN

Persentase pengurangan hambatan:

((40.1 − 22.2) / 40.1) × 100%

= 44.6%

Hasil tersebut menunjukkan bahwa konfigurasi multihull memiliki performa hidrodinamika yang lebih baik dibandingkan monohull. Hal ini dipengaruhi oleh bentuk lambung multihull yang lebih ramping sehingga menghasilkan pembentukan gelombang yang lebih kecil dan hambatan total yang lebih rendah.

Selain itu, konfigurasi multihull juga memiliki lebar kapal yang lebih besar sehingga berpotensi memberikan stabilitas yang lebih baik dibandingkan monohull. Dengan hambatan yang lebih kecil, kebutuhan daya mesin dan konsumsi bahan bakar kapal juga dapat dikurangi sehingga lebih efisien untuk operasional kapal nelayan.

I. CONCLUSIONS

I.1 Conclusion

Berdasarkan hasil analisis numerik yang telah dilakukan, diperoleh bahwa konfigurasi lambung kapal mempengaruhi besar hambatan yang dihasilkan saat kapal bergerak di air. Hasil simulasi menunjukkan bahwa hambatan kapal meningkat seiring bertambahnya kecepatan kapal dan hubungan tersebut bersifat non-linear akibat pengaruh pembentukan gelombang di sekitar lambung kapal.

Pada penelitian ini digunakan metode Holtrop-Mennen untuk analisis hambatan kapal monohull dan metode slender body untuk kapal multihull. Selain itu, digunakan regresi polinomial untuk membantu memperoleh hubungan matematis antara kecepatan kapal dan hambatan total berdasarkan data hasil simulasi.

Berdasarkan hasil perbandingan, konfigurasi multihull menghasilkan hambatan yang lebih kecil dibandingkan monohull pada seluruh variasi kecepatan. Pada kecepatan 16 knot, hambatan kapal monohull sebesar 40.1 kN sedangkan multihull sebesar 22.2 kN, sehingga terjadi penurunan hambatan sekitar 44.6%. Hal tersebut menunjukkan bahwa konfigurasi multihull memiliki performa hidrodinamika yang lebih baik dan berpotensi lebih efisien untuk operasional kapal nelayan.

Selain menghasilkan hambatan yang lebih kecil, konfigurasi multihull juga memiliki potensi stabilitas yang lebih baik karena memiliki lebar kapal yang lebih besar dibandingkan monohull. Oleh karena itu, konfigurasi multihull dapat menjadi salah satu alternatif desain kapal nelayan yang lebih optimal ditinjau dari aspek hambatan dan operasional kapal.

I.2 Recommendation

Penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan analisis yang lebih detail menggunakan CFD untuk melihat pola aliran fluida dan distribusi tekanan di sekitar lambung kapal. Selain itu, analisis stabilitas dan seakeeping juga dapat dilakukan untuk mengetahui performa kapal terhadap gelombang dan kondisi operasional di laut secara lebih menyeluruh.

J. ACKNOWLEDGEMENTS

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Analisis Perbandingan Hambatan Kapal Nelayan Monohull dan Multihull Menggunakan Metode Numerik” dengan baik.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. DAI selaku dosen mata kuliah Metode Numerik yang telah memberikan arahan, ilmu, dan wawasan selama proses penyusunan karya ilmiah ini. Penulis juga berterima kasih kepada keluarga serta rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan dukungan, masukan, dan umpan balik yang konstruktif selama proses penelitian dan penyusunan laporan berlangsung.

Selain itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai sumber literatur, jurnal, artikel, serta perangkat lunak pendukung yang digunakan dalam proses pemodelan, simulasi, dan analisis data. Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih memiliki keterbatasan, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk pengembangan penelitian selanjutnya.

K. REFERENCES

Holtrop, J., & Mennen, G. G. J. (1982). An Approximate Power Prediction Method. International Shipbuilding Progress, 29(335), 166–170.

International Towing Tank Conference (ITTC). (1957). ITTC Performance Prediction Method. Proceedings of the International Towing Tank Conference.

Molland, A. F., Turnock, S. R., & Hudson, D. A. (2017). Ship Resistance and Propulsion: Practical Estimation of Ship Propulsive Power. Cambridge University Press.

Maxsurf. (2024). Maxsurf Resistance User Manual. Bentley Systems.

Detik News. (2025). Tim SAR Evakuasi Nelayan Tewas Akibat Kapal Terbalik di Pulau Cipir. Diakses dari: https://news.detik.com/berita/d-7731132/tim-sar-evakuasi-nelayan-tewas-akibat-kapal-terbalik-di-pulau-cipir

Anadolu Agency. (2021). Kapal Nelayan Indonesia Alami Kecelakaan di Samudera Hindia. Diakses dari: https://www.aa.com.tr/id/dunia/kapal-nelayan-indonesia-alami-kecelakaan-di-samudera-hindia/2241991

Batam Pos. (2026). Kapal Nelayan Terbalik di Perairan Nongsa, Korban Selamat. Diakses dari: https://metropolis.batampos.co.id/kapal-nelayan-terbalik-di-perairan-nongsa-korban-selamat/

Purnomo, H., Samuel, & Iqbal, M. (2015). Analisa Hambatan dan Kebutuhan Daya Kapal Dengan Metode Holtrop pada Kapal Penangkap Ikan Tradisional. Jurnal Teknik Perkapalan, Universitas Diponegoro, 3(4), 940–948. Diakses dari: https://eprints.undip.ac.id/48064/1/940-2329-1-PB_2.pdf

APPENDIX

Model Kapal Monohull

Model Kapal Catamaran

Data Hambatan Kapal Monohull

Data Hambatan Kapal Catamaran