Apa Itu Pad Eyes: Struktur yang Sangat Berfungsi di Kapal

Pad eyes adalah salah satu item struktural terkecil dan paling umum digunakan di industri maritim dan Minyak & Gas. Mereka juga digunakan untuk berbagai tujuan: dari pengencangan kargo yang sederhana ke dek kapal, hingga operasi pengangkatan yang rumit yang melibatkan banyak titik pengangkatan. Terlihat sederhana, pad eyes sangat bervariasi dalam geometrinya tergantung pada tujuan penggunaannya. Ketika mereka digunakan untuk tujuan pengangkatan, mereka juga disebut sebagai lugs pengangkat.

Tujuan dasar dari pad eyes adalah untuk memberikan titik di mana tali atau kawat dapat diikat, langsung atau melalui belenggu. Ujung tali/kawat yang lain dapat diikat ke bantalan lain yang terletak di tempat lain, atau dapat digunakan untuk mengangkat.

Mari kita pahami dengan sebuah ilustrasi. Di kapal, tujuan paling umum dari pad eyes adalah untuk mengikat kargo ke dek kapal. Cara paling umum untuk mengikat kargo ke dek adalah dengan mengikatnya ke dek menggunakan tali atau kabel. Timbul pertanyaan – titik mana di geladak yang kita ikat? Seperti apa seharusnya titik koneksi itu? Berpikir dalam istilah yang sangat mendasar, titik sambungan harus memiliki celah yang dapat dilalui oleh tali/kawat. Juga, titik koneksi harus dilas ke dek. Titik koneksi yang paling umum digunakan adalah pad eyes, seperti dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Variasi Desain dan Ukuran

Variasi ukuran untuk pad eyes cukup jelas. Sebuah operasi yang membebankan beban yang lebih tinggi pada pad eyes akan membutuhkan pad eyes berukuran lebih besar. Misalnya, untuk mengangkat Kargo 1 ton menggunakan pengangkatan satu titik, ukuran pad eyes akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan kasus dengan Kargo 10 ton.

Bentuk pad eyes dapat bervariasi tergantung pada penggunaan. Jika hanya ada beban vertikal yang diharapkan pada bantalan mata (misalnya, operasi pengangkatan dengan sling pengangkat sepenuhnya vertikal), maka bantalan mata umumnya simetris dalam desain. Pad eyes yang simetris juga dapat digunakan untuk sudut sling hingga 60 derajat dengan horizontal/dasar pad eyes. Namun, jika sudut sling dengan dasar pad eyes diperkirakan kurang dari 60 derajat, maka pad eyes asimetris direkomendasikan.

Desain yang khas

Pada bagian ini, kami akan menyajikan desain khas pad-eye asimetris dengan pelat pipi tunggal di kedua sisinya, yang digunakan untuk operasi lashing. Itu terlihat seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Kita dapat melihat bahwa pad-eye memiliki tiga ciri khas:

1. Pelat utama – ini adalah pelat asimetris dengan lubang mata yang dilalui tali.

2. Lubang pad-eye – ini adalah slot yang dilalui kabel/tali. Besar kecilnya lubang ditentukan oleh besarnya tali yang harus melewatinya.

3. Pelat pipi – bukan fitur yang diperlukan, ini adalah pelat berbentuk bulat yang dilas ke pelat utama untuk memperkuat pelat utama di sekitar lubang. Daerah tegangan maksimum berada di sekitar lubang, sehingga pelat pipi hanya berfungsi untuk memperkuat daerah ini dan menghemat material yang seharusnya terbuang pada pelat utama yang lebih tebal. Pad-eyes juga bisa tanpa pelat pipi, dan mungkin juga memiliki dua pelat pipi di kedua sisinya.

Dasar mata bantalan umumnya dilas ke benda yang akan diikat. Itu bisa berupa dek kapal, atau bisa juga kargo. Lasan dasar pad-eye merupakan elemen penting dalam keseluruhan desain, dan perlu dinilai untuk berbagai tekanan yang dialaminya.

Gambar berikut menunjukkan pad-mata yang berbeda dengan dan tanpa pelat pipi.

Perhitungan Desain

Sekarang mari kita menganalisis pad-eye asimetris sederhana dengan pelat pipi di kedua sisi, dan di bawah beban eksternal. Gambar sederhana dari pad-eye dengan beban ditunjukkan di bawah ini:

Untuk mengatasi gaya pada pad-eye dengan mudah, kami telah mengadopsi sistem sumbu 3 dimensi. Sumbu horizontal sepanjang pad-eye, lateral sepanjang lebar dan vertikal sepanjang tinggi pad-eye. Asal usul sistem koordinat berada di pusat lubang. Kita dapat melihat pada gambar di atas bahwa beban pada pad-eye adalah P, dan beban tidak sepanjang sumbu horizontal pad-eye. Beban berada pada sudut terhadap sumbu vertikal (sumbu Z) dan sumbu horizontal (sumbu Y). Sumbu horizontal (sumbu Y) adalah sumbu lemah dan sumbu lateral (sumbu X) adalah sumbu kuat, dan kita dapat melihat bahwa ada beban ‘off-axis’ pada pad-eye di sepanjang sumbu X . Mempertimbangkan beban off-axis dalam desain cukup kritis, karena dapat menyebabkan tegangan yang sangat tinggi karena lentur sepanjang sumbu lemah. Umumnya,

Ada berbagai jenis tekanan yang dialami oleh bagian-bagian berbeda dari pad-eye. Mari kita analisis satu per satu:

• Lubang Pin – titik langsung penerapan gaya adalah lubang pin pad-eye. Lubang mengalami beberapa jenis pembebanan dan ini menyebabkan tegangan yang berbeda. Mari kita periksa di bawah ini
  • Bearing Stress : Tali pengikat melewati pad-eye baik secara langsung atau melalui belenggu. Diameter tali atau belenggu akan lebih kecil dari lubang, dan ini akan menciptakan tekanan ‘bantalan’ pada lubang, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini. Area yang disorot sebagai busur kontak antara pin dan lubang adalah area bantalan. Tegangan dihitung dengan membagi beban pad-eye dengan luas bantalan
  • Tegangan Geser : Beban juga menyebabkan efek tarik di sepanjang permukaan pipi dan pelat utama yang menyebabkan geser pada mata bantalan dan dapat menyebabkan deformasi. Area geser adalah luas penampang radial dari pelat utama dan pelat pipi yang digabungkan bersama, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Tegangan dihitung dengan membagi beban pad-eye dengan luas geser.
  • Tegangan Tarik : Beban juga menyebabkan tegangan volumetrik melalui badan pad-eye, dengan beban yang bekerja tegak lurus terhadap area yang mengalami tegangan. Dalam hal ini luas penampang adalah luas penampang AA seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
  • Tegangan Kontak (atau tegangan Hertz) : Tegangan kontak adalah tegangan yang timbul karena kontak antara dua benda dengan permukaan melengkung. Kita dapat melihat bahwa pin dan lubang adalah permukaan melengkung yang bersentuhan satu sama lain. Tegangan yang dihasilkan dari ini adalah tegangan yang sangat terkonsentrasi karena bidang kontaknya sangat kecil (secara teoritis, dalam hal ini hanya sebuah garis). Ini adalah komponen stres yang sangat penting untuk diperiksa pad-eye dan diperiksa sesuai dengan rumus Roark seperti yang ditunjukkan di bawah ini

•  Pelat Utama – pelat utama pad-eye dikenai beban yang dipindahkan ke dasar pelat tempat pelat tersebut dilas ke geladak kapal. Ada tiga jenis tekanan yang dialami pelat utama:
  • Tegangan tarik : tegangan  tarik disebabkan oleh komponen gaya yang tegak lurus terhadap penampang horizontal pelat dasar, yaitu komponen vertikal. Luas bantalan adalah luas alas, dan tegangan dihitung dari komponen vertikal dibagi luas alas.
  • Tegangan Tekuk: Gaya pada pad-eye, ketika diselesaikan dalam tiga arah, menyebabkan momen lentur pada pad-eye juga. Komponen gaya sepanjang horizontal (sumbu Y) akan membuat pelat utama menekuk sepanjang sumbu kuatnya. Gaya vertikal, jika tidak melewati tepat di tengah alas, akan menambah momen sepanjang sumbu kuat,  sedangkan beban lateral akan membuat pelat menekuk di sepanjang sumbu lemah (sumbu Y). Tegangan akan dihitung dengan membagi momen dengan modulus penampang dari sumbu yang sesuai.
  • Tegangan Geser: Karena pelat dibebani dalam arah horizontal dan lateral, tegangan geser dihitung di kedua arah. Luas geser adalah luas alas
  • Von Mises Stress: Von-Mises Stress juga dihitung sebagai gabungan tekanan tubuh pada pad-eye.

•  Las Dasar – las dasar mata bantalan menahan mata bantalan ke dek kapal. Dengan demikian, beban pada mata bantalan dipindahkan ke las dasar. Mirip dengan pelat utama pad-eye, las dasar tunduk pada hal-hal berikut:
  • Tegangan tarik – tegangan tarik pada hasil lasan dari komponen gaya vertikal. Area bantalan las dihitung dengan mengalikan ukuran leher las dengan panjang las. Tegangan dihitung dengan membagi komponen vertikal gaya dengan luas bantalan.
  • Tegangan Geser – Lasan juga mengalami tegangan geser karena komponen horizontal dan lateral dari beban mata bantalan. Luas bantalan sama dengan tegangan tarik.
  • Tegangan Bending: mirip dengan pelat utama, lasan di dasar tunduk pada momen karena tiga komponen gaya. Momen adalah tentang sumbu horizontal dan lateral. Momen ini menyebabkan tegangan lentur yang dapat dihitung dengan membagi momen dengan modulus penampang las pada arah masing-masing.
• Las pipi : Pelat pipi dilas ke pelat utama dengan las melingkar. Beban pada bantalan mata dapat dipertimbangkan untuk diterapkan pada las pipi secara proporsional dengan ketebalannya dibandingkan dengan ketebalan bantalan mata (2 x tebal pelat pipi + tebal pelat utama). Area lasan adalah ukuran tenggorokan x kelengkungan las pipi. Tegangan dihitung dengan membagi beban proporsional dengan luas las.

Dalam beberapa kasus pad-eyes digunakan untuk aplikasi tugas berat seperti pengangkatan berat atau pengangkutan kargo berat, pemeriksaan sederhana mungkin tidak cukup dan Analisis FE lengkap dalam alat seperti ANSYS mungkin diperlukan.

Itu membawa kita ke akhir artikel ini. Sementara pad-eyes mungkin terlihat kecil, desainnya melibatkan beberapa pemeriksaan dan kerumitan yang ikut bermain tergantung pada geometri dan penggunaan pad-eye. Apakah merancang mata-pad baru dari awal atau mengevaluasi mata-pad yang sudah ada untuk kesesuaian dengan operasi tertentu, faktor-faktor ini perlu dipertimbangkan dengan hati-hati untuk operasi yang sukses. 

Mencari container yang telah dilengkapi dengan Pad Eyes? Offshore Container solusinya, dengan merancang atau memilih pad-eye yang tepat untuk operasi kamu? Luangkan waktu sejenak untuk melihat kalkulator pad-eye kami (di bawah) yang sangat membantu mengurangi waktu kamu untuk mendesain.