Stabilitas & Buoyancy

Tujuan

• Prinsip Stabilitas• Prinsip Archimedes• Terminologi Hidrostatika Kapal• Stabilitas & momen• Metacenter, Pusat Gravitasi, Pusat Buoyancy, dll.• Kurva Stabilitas

Benda yg mengapung dikenai gaya gravitasi dan gaya buoyancy

Keseimbangan Statis, SFi = 0

StabilKembali ke posisi awal

NetralDiam Pada posisi

tertentu

Tdk StabilDiam pada posisi yang

baru

Prinsip Stabilitas

Prinsip Archimedes• Hukum: benda yang mengapung atau

tenggelam dalam suatu fluida mendapat gaya ke atas sebesar berat air yang dipindahkan

• Kedalaman kapal yang terbenam (sink) bergantung pada densitas air (r = 1 ton/35ft3 air laut)

Prinsip Archimedes

• Kapal tenggelam (sink) hingga berat air yang dipindahkan sama dengan berat kapal– Gaya Gravitasi: G = mshipg =Wship

– Gaya buoyancy: B = rwaterVdisplaced

Wship = rwaterVdisplaced

Prinsip Archimedes • Pusat Gravitasi(G): Semua gaya gravitasi sebagai satu

gaya yang bekerja ke bawah melalui pusat geometri kapal.

• Pusat Buoyancy (B): Semua gaya buoyancy sebagai satu gaya yang bekerja ke atas melalui pusat geometri bawah air

G

Prinsip Archimedes

• Pusat Gravitasi (G):– Berubah posisi hanya oleh berubahnya massa

kapal– Tidak berubah posisi oleh gerakan kapal

• Pusat Buoyancy (B):– Berubah posisi oleh gerakan kapal -> Pusat

geometri bawah air berpindah– Dipengaruhi Displacement

Terminologi Hidrostatik

• Displacement: berat total kapal = volume total kapal yang tenggelam(diukur dalam ton)

• Draft: jarak vertikal dari waterline ke posisi terdalam (diukur dalam feet)

• Reserve Buoyancy: Volume bagian kapal di atas waterline• Freeboard: jarak vertikal dari waterline ke main deck

Bila draft & displacement meningkat, freeboard and reserve buoyancy menurun

Terminologi Hidrostatik

Momen

• Def: Kecenderungan sebuah gaya untuk menghasilkan rotasi atau menggerakkan benda terhadap sumbu.– Jarak antara gaya dengan sumbu rotasi disebut sbg

lengan momen• Kopel: dua gaya sejajar berjarak tegak lurus

tertentu dengan besar sama berlawanan arah– G dan B adalah kopel

Momen• Bergantung lokasi B dan G,

dua jenis momen:– Righting moment: cenderung

memulihkan kapal ke posisi tegaknya (upright position)

– Upsetting moment: cenderung membalik (overturn) kapal

• Besar righting moment:– RM = W * GZ (ft-tons)– GZ: lengan momen(ft)

Metacenter

• Def: persimpangan dua garis aksi berturutan gaya buoyancy ketika kapal miring/condong (heel) pada sudut kecil (M)– Jika sudut terlalu besar M

lepas dari garis sumbu

Metacenter

• Tinggi Metacenter/Metacentric Height (GM)– Menentukan sudut lengan

righting/upsetting (untuk sudut< 7o)GZ = GM*sinf

– GM besar -> lengan righting besar (stiff)– GM kecil -> lengan righting kecil (tender)

MetacenterHubungan antara G dan M– G di bawah M: kapal stabil (stable)– G = M: kapal netral (neutral)– G di atas M: kapal tdk stabil (unstable)

STABIL

TAK STABIL

Metacenter Vs. Kurva Stabilitas

GM digunakan sebagai ukuran stabilitas sampai dengan 7°, lebih dari itu nilai GZ digambar sbg sudut berturutan yg membentuk kurva stabilitas.

Kurva Stabilitas

Kurva Stabilitas

Gambar GZ (righting arm) vs. angle of heel– G kapal tdk berubah meskipun sudutnya berubah– B kapal selalu pada pusat bagian underwater dari hull

(badan kapal)– Bagian underwater dari hull kapal berubah begitu

sudut condong (angle of heel) berubah– GZ berubah bila sudut berubah

Contoh Soal:

Menghitung Vsub

Menghitung GM