Semisubmersible

Merupakan sebuah unit terapung dengan geladak yang ditopang oleh sistim kolom (elemen struktur vertical) dan ponton (elemen struktur horizontal) yang memungkinkan respon lebih lentur dan bebas terhadap gelombang dengan karakteristik respon gerak yang bagus.

Dengan konfigurasi struktur yang demikian, maka beberapa catatan penting atas performansinya meliputi hal-hal berikut: (1) pada geladak struktur, pontoon, kolom dan elemen cabangnya (bracings) terjadi gaya melintang dan puntir, (2) tata letak peralatan diintegrasikan dalam elemen-elemen struktur seperti dalam kotak geladak, dalam kolom dan pontoon, (3) detil-detil sambungan lokal rentan terhadap tegangan tinggi dan kelelahan, (4) diperlukan baja kekuatan tinggi (high tensile steel) untuk mengurangi berat struktur, (5) konstruksi strukturnya membutuhkan jenis pengelasan full penetrated weld dan prosedur pengelasan khusus dan (6) terdapat gap udara antara permukaan air dan geladak sehingga memungkinkan terjadinya hempasan gelombang pada struktur geladak (slamming).

Benda yang mengapung akan bergerak tergantung dari arah datangnya ombak, angin dan arus. Demikian juga dengan Floating Structure ini. Untuk membuat benda ini relatif tidak bergerak kemana-mana, maka diperlukan tali pengikat atau dikenal dengan mooring line. Mooring ini dipasang di sekeliling platform sedemikian rupa sehingga floating structure untuk kondisi tanpa pengaruh ombak, angin dan arus akan berada pada posisi setimbang untuk arah vertical maupun horizontal. Jumlahnya mooring berkisar antara 9 sampai 13 tergantung dari jenis platformnya. Masing-masing mooring ini diikat pada dua lokasi. Lokasi pertama berada di floating structure itu sendiri (tempat mencantolkan mooring ini dikenal dengan nama Fairlead) sedangkan lokasi kedua ditancapkan di dasar laut. Sehingga sekarang gaya yang bekerja pada platform tidak lagi hanya ombak, angin dan arus saja, tetapi melibatkan gaya (top tension) dari masing-masing mooring yang menempel di sekeliling platform tadi.

Untuk mengambil minyak dan gas di dasar laut, diperlukan alat transport yang dikenal dengan Riser. Riser ini ada banyak modelnya, tetapi yang dikenal luas ada 2 jenis, yaitu SCR (Steel Catenary Riser) dan TTR (Top Tension Riser). Seperti halnya mooring line, Riser line ini panjangnya dari platform sampai ke dasar laut. Untuk jenis SCR, kelengkungan dari Riser line ini mirip dengan kelengkungan dari Mooring line. Sedangkan TTR adalah jenis Riser yang vertical (tegak lurus) dari platform ke dasar laut. Jumlah dari SCR dan TTR tergantung dari sumur yang berada di dasar laut. Sedangkan sumur yang akan dibor tergantung dari jumlah cadangan dan produksi yang diinginkan setiap harinya. Dengan adanya Riser ini mengakibatkan tambahan gaya selain gaya-gaya yang disebutkan di atas yang bekerja pada platform.

Sehingga untuk analisa pergerakan dari floating structure harus melihat komponen gaya yang bekerja pada platform baik yang vertikal (berat, buoyancy dan vertikal tension dari masing-masing Mooring dan Riser) maupun yang horizontal (ombak, angin, arus, dan horizontal tension dari masing-masing Mooring dan Riser). Untuk disain, selain harus memperhatikan faktor-faktor di atas, juga harus memperhitungkan jumlah cadangan minyak dan gas yang akan diambil (berapa barrel setiap harinya), sehingga ini akan mempengaruhi jumlah Riser dan pemilihan diameter yang akan dipakai. Faktor lain yang harus diperhitungkan adalah lokasi dimana anjungan minyak lepas pantai ini akan beroperasi karena Environment Condition akan berbeda jika kita mendisain untuk teluk Meksiko atau untuk selat Makasar. Sehingga informasi tentang MetOcean menjadi penting untuk proses awal ini.

VIV dapat muncul di sekitar Riser karena aliran arus atau juga di sekitar Spar karena aliran ombak, angin dan arus. Untuk Riser (terutama jenis TTR) merupakan tantangan tersendiri karena dengan jumlah TTR yang lebih dari satu dan posisinya berdekatan (umumnya jarak antar riser berkisar 10 ft dengan panjang lebih dari 3000ft arah vertical) harus diantisipasi agar masing-masing riser tidak berbenturan. Tulisan ini akan lebih terfokus untuk masalah VIV di sekitar Spar (dimana pergerakan Spar ini juga dipengaruhi oleh VIV yang disebabkan karena Riser).

Spar adalah jenis banguan lepas pantai yang mengapung yang berbentuk mirip seperti silinder yang berdiri (lihat gambar 1). Jika ada sebuah aliran yang mengenai benda diam (misalnya silinder) maka aliran yang mengenai benda tersebut akan pecah sehingga vortex dan wake akan terbentuk. Terbentuknya dan pelepasan vortex di bagian kiri dan kanan silinder itu saling bergantian secara teratur dengan waktu (periodik). Karena pola aliran tidak simetris maka distribusi tekanan juga tidak simetris dan berubah dengan waktu secara periodik, jadi silinder akan mengalami gaya neto yang berfluktuasi secara periodik. Pelepasan vortex ini ditandai dengan bilangan Strouhal sekitar 0.20. (King, 1977 dan Winarto, 2003)

Untuk bangunan lepas pantai yang mengapung, benda ini tidak diam melainkan bergerak lentur karena gaya-gaya yang bekerja tadi. Ketika ombak, angin dan arus mengalir dan menimbulkan gaya yang mengenai benda maka akan ada interaksi antara mekanisme dari terbentuknya vortex di belakang benda dengan pergerakan struktur tadi. Ketika kedua frekuensi yang disebabkan oleh fluida dan benda itu mempunyai nilai yang sama (hampir sama) disebut dengan “lock-in”. Pada kondisi ini, pergerakan benda menjadi tereksitasi dengan kuat dan apabila gaya yang ditimbulkan melebihi dari maksimum gaya yang bisa ditahan oleh Mooring akan mengakibatkan putusnya Mooring itu.

Untuk mengurangi efek dari VIV dapat dilakukan dua metoda. Pertama, pendekatan struktur, yaitu dengan menaikkan nilai frekuensi pribadinya melalui distribusi dari masa benda atau menambah kekakuan benda (stiffness) atau dengan menambah damper untuk mengabsorbsi energi. Kedua, memanfaatkan bentuk-bentuk benda yang aerodinamis untuk mengurangi terbentuknya vortex di sekitar benda. Piranti pemecah vortex antara lain dengan menambahkan helical strakes atau kabel di sekeliling silinder, sehingga akan mempengaruhi letak atau lokasi separasi dari aliran (Zdravkovich, 1981).