Single Point Mooring (SPM)

SPM یا   SBM یک ترمینال بارگیری محصولات نفتی یا گازی مهارشده فراساحلی می باشند که به عنوان یک نقطه مهاری و ارتباطی با شناورهای حمل سوخت (نفتکشها) برای بارگیری یا تخلیه فرآورده های نفتی استفاده می شود.امکان چرخش ٣٦٠ درجه ای حول محور مرکزی SPMها دارند،در جاهائیکه تاسیسات و تجهیزات پهلوگیری مناسبی برای شناور های حمل فرآورده های نفتی موجود نمی باشد، قادر به کنترل و بارگیری کشتی ها و شناور های با سایز های مختلف، حتی نفتکش های بسیار بزرگ در کلاس  VLCC و ULCCمی باشد.

اصل اساسی این ترمینال (پایانه) این است که موقعیت نفتکش مهار شده به آن نسبت به ترمینال ثابت نگه داشت شده و در عین حال به کشتی ها اجازه دهد تا در جهت باد، جریان و امواج دریا حرکت کرده و موقعیت خود را تثبیت کنند. به منظور رعایت مسایل ایمنی و استاندارهای دریانوردی، اغلب یک یدک کش از قسمت عقب برای نگه داشتن کشتی در زاویه ثابت و فاصله از ترمینال در نظر گرفته و آنها مهار می کند. کشتی نفتکش با سینه و از روبرو و با توجه به جهت شرایط جوی محیط به ترمینال نزدیک می شود، بنابراین کنترل کشتی به حداکثر رسیده و در عین حال نیاز به کمک یدک کش را به حداقل می رساند. این رویه برای کشتی های دارای موقعیت یابی پویا بسیار مناسب و سهل است. برای تانکرهای معمولی معمولاً یک یدک کش در تمام مدت زمان پهلوگیری و انجام عملیات تخلیه/بارگیری لازم است تا مقداری کشش روی طنابهای مهاری کشتی های پهلوگیر گرفته، اعمال نموده تا از برخورد تانکر باشناور جلوگیری شود و به حرکات بادگیر کشتی کمک کند.

سیستم SPM  از چهار جزء اصلی تشکیل شده است:

1-   1-  بدنه شناور 2- عناصر مهار و لنگر 3-سیستم انتقال محصول 4- اجزای فرعی 

بدنه ترمینال  خود از دو قسمت اصلی سازه بویه (Buoy Structure)  و میز گردان  (Turntable)  تشکیل شده است.بویه توسط زنجیر به شمعهای مکنده در بستر دریا متصل و در جای خود ثابت می باشد و میز گردان یا همان قسمت چرخشی فوقانی که بالاتر از سطح آب قرار دارد به وسیله شلنگهای مخصوص به تانکر تخلیه یا بارگیری متصل است می باشد. این دو بخش مذکور، توسط یک بلبرینگ غلتکی بزرگ و مرکزی که به آن " بلبرینگ اصلی" گفته می شود به هم متصل می شوند.

این سیستم معمولاً یک نقطه صادرات یا واردات برای یک پالایشگاه، پایانه ذخیره نفت، نیروگاه یا سایر تاسیسات خشکی، برای انتقال نفت خام یا هر محصول بصورت مایع یا گاز، می باشد. توسعه پایانه های شناور بارگیری در حدود سال ١٩٢٠ آغاز شد، زمانی که با افزایش و رشد ابعاد تانکرها، لزوم گسترش و بهینه سازی طراحی تاسیسات بندری و احداث آنها در آب های عمیق تر، احساس گردید. با نصب نسل اول ترمینال ها تک نقطه ای ، تانکرها در یک الگوی چهار تا هشت نقطه مهاری، متشکل از گویهای شناور صلب که به کمک لنگر و زنجیر به بستر دریا متصل شده بودند، ثابت گردیده و عملیات بارگیری و یا تخلیه صورت می پذیرفت. این ترمینالهای  شناور معمولی (CBM)  و یا به عبارتی دیگر سیستم پهلوگیری چند شناورMBM تانکرها را قادر به تغییر موقعیت بر مبنای جهت وزش باد غالب و یا جهت موج و جریان آب دریا، نمینمود و بنابراین محدودیت های عملیات داشته.

سیستم های پایانه های شناور تک نقطه ای ، از ابتدا تا کنون را می توان در سه نسل کلی خلاصه نمود:

 نسل اول: سیستم دورانی متشکل از چرخ و ریل Bogey Wheel & Rail Buoy

نسل دوم: سیستم میز گردان Turn Table

نسل سوم: سیستم دورانی هسته/برجک مرکزی Turret

اولین سازه هایی که می توانیم به عنوان پیشرو انواع ترمینال شناور کنونی معرفی کنیم، در سوئد ساخته و نصب شدند. این نوع در سال1959 برای نیروی دریایی سوئد، طراحی، ساخت و نصب گردید. شناورهای نسل اول از نوع چرخ و ریل بودند. شناور دارای یک بدنه با سوراخی در مرکز   و یک سکوی چرخان نصب شده بر روی چرخها، که به تانکر اجازه می دهد تا در اطراف ترمینال و بر اساس جهت جریان یا امواج آب و یا در راستای وزش باد، حول ترمینال حرکت کند. انتقال مایع از طریق یک سیستم دوار / شیر دورار، انجام می شود. این نوع ترمینال فقط با یک بلبرینگ چرخان مرکزی و میز چرخ دار (بوگی) که توسط چرخ هایی که روی ریل کار می کند، پشتیبانی می شود.

نسل دوم: سیستم میز گردان Turn Table

سازه میز گردان، نسل دوم پایانه های نفتی شناور می باشند CALM . این نوع سازه شناور موفقیتی در سراسر جهان داشته است و بسیاری از این شناورها تا سال ١٩٨٠ فروخته می شدند و حتی در بعضی نقاط در حال حاضر هم ساخته و نصب می گردند. با این حال، تجربه نشان داده است که سازه شناور از نوع میز گردان بصورت دورهای نیاز به تعمیرات اساسی و جابجایی دوره ای دارند، که به خودی خود به ضرر مشتری میباشد. علاوه بر این، در بین تعمیرات اساسی دوره ای، بازرسی و نگهداری از آن در آب، نیاز به برنامه ریزی و تلاش قابل توجهی دارد. عرشه گوی شناور بواسطه صفحه گردان مسدود شده و راه رفتن روی آن با محدودیت همراه است.سازه شناور به معنای بالا و پایین شدن آن نسبت به سطوح مختلف آب دریا می باشد، لذا عرشه و تجهیزات نصب شده روی آن مانند بلبرینگ اصلی آسیب پذیر بوده و همچنین اتصال قایق گروه تعمیر و نگهداری و یا قایق عملیاتی، به سازه شناور دشوار می باشد، از طرفی با توجه بهدر حرکت بودن میز چرخان، امکان نصب نرده محافظ بر روی سازه نبوده و شناور از سطح ایمنی پایینی برخوردار می باشد.

نسل سوم: سیستم دورانی هسته/ برجک مرکزی   Turret

به منظور غلبه بر معایب گویه ای (سازه) شناور از نوع میز گردان و سازه شناورهای CALM  ،سازه شناور جدیدی طراحی و معرفی گردید. در این طرح، خود بدنه شناور می تواند آزادانه در اطراف یک سازه رکزی بنام برجک بچرخد. برجک توسط زنجیرهای لنگر به بستر دریا متصل

شده است. بویه از نظر ایمنی و سهولت کار، عملیات نگهداری، حفاظت و طول عمر موثر پیشرفت بسیار زیادی نموده است. تجربه در سراسر

جهان نشان داده است که طرح جدید سازه  شناور می تواند برای مدت حداقل ٢٥ سال، بدون نیاز تعمیرات اساسی دوره ای و جابجایی از

محل اصلی خود و همچنین بدون نیاز به تعویض قطعات سنگین (مانند چرخ یا ریل شناور چرخ بوگی)، کار کرده و سرویس دهی خود را به

نحو مطلوب انجام دهد. از سال ١٩٨٠ سازه شناور مدل Turret در بازار بسیار موفق ظاهر شد و انتخاب ارجح بسیاری از سازمان ها و دریانوردان بوده است. اپراتورهای پایانه پس از توسعه و جربه کار با سازه شناور برجک، تبدیل به فناوری پیشرو برای سیستم پهلوگیری دائمی نفتکشهای تولید، ذخیره و تخلیه شناور   FPSO و واحدهای ذخیره و تخلیه شناور FSO گردید.

طرح شماتیک های زیر تفاوت دو سیستم میز گردان و برجک مرکزی را نشان می دهد: 

Animation Single buoy mooring or single point mooring with full details/انیمیشن بویه مهاری تک با جزئیات کامل

این انیمیشن طریقه نصب و راه اندازی بویه مهاری تک یا مهاری تک نقطه را جزئیات کامل نشان می دهد.

This animation single buoy mooring or single point mooring mode installation show detail.

متاسفانه اسمی که برای این سازه سازمان بنادر دریا نوردی در آیین نامه کارهای دریایی ایران و همچنین واژه نامه سازه های ساحلی معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبری رییس جمهوری  نشریه شماره 628 انتخاب کردن به نظر دارای مشکلات است اگر من این سازه ترجمه می کنم  با تمام واژه نامه فارسی باشد اگر من اسمی را برای سازه انتخاب می کنم با توجه به کارکرد آن انتخاب می کنم نه که دور هم بشنیم مهاربند بکنم مهاری بعدش هم خود این واژه نامه را به انگلیسی ترجمه کنیم یک چیز دیگر باشد هرچند واژه یک سازه فراساحلی است.

Buoy  یعنی جسم شناور، روآبی، رهنما شناور اگر من برای این سازه اسم انتخاب می کردم  اسم فعلی نبود.

بویه مهاری تک یا مهاربند تک نقطه ای چیست؟

این سازه که در عمق های بالای 15 متری نصب می شود عمومآ برای  تخلیه و  بارگیری نفت و گاز به عنوان یک پایانه نفتی برای نفتکش ها مورد استفاده قرار می گیرد. هدف اصلی این سازه شناور انتقال مایعات و گاز از ساحل به فراساحل می باشد . همانطور که در این انیمیشین ملاحظه خواهید کرد در کنار سکوهای نفتی از این سازه برای بارگیری استفاده می شود .

نکته مهمی که باید در طراحی زنجیر مهاری ها مورد استفاده باید قرار گیرد سازه زنجیر مهاری باید با روش مناسب به گونه ارزیابی گردد که زنجیرها قادر به نگهداری جسم شناور در محل خود به طور ایمن تحت اعمال بزرگترین بار باشد .بزرگترین بار نیروهای خارجی که در طراحی نقش مهمی دارند.  برای نیروهای خارجی ، از بین ترکیب بارهای زیر که بزرگترین نیروی کل را ارایه دهد، استفاده می گررد.

1-      نیروی عکس العمل ضربه گیر و نیروی جریان  کهکشان و مهکشان (جزر ومد)

2-      نیروی طناب مهاری کشتی و نیروی جریان کهکشان و مهکشان

3-      نیروی موج و نیروی جریان کهکشان و مهکشان

بویه مهاری از نظر سازه ای به سه دسته تقسیم می شود که شامل :

1-      وزنه ای 2-  لنگر زنجیری 3- ترکیب وزنه و لنگر زنجیری می باشد.

Mooring buoy is structurally divided into three categories which include:1Sinker type mooring buoy. 2- Anchor chain type mooring buoys. 3- Sinker and anchor chain type mooring buoys

جزئیات عمومی بویه های مهاری/Details of mooring buoy

What is  a Single buoy mooring(SBM) Or Single point mooring (SPM

A Single buoy mooring (SBM) (also known as single point mooring or SPM) is a loading buoy anchored offshore, that serves as a mooring point and interconnect for tankers loading or offloading gas or liquid products

SPMs are the link between geostatic subsea manifold connections and weathervaining tankers. They are capable of handling any size ship, even very large crude carriers (VLCC) where no alternative facility is available

Its constituent companies started their offshore activities in the early 1950s and SBM subsequently became a pioneer in single point mooring (SPM) systems. The Single Point Mooring concept originated in the 1960´s as a solution to the problem of transferring crude oil from an onshore reception facility or refinery into very large crude carriers oil tankers

The main purpose of the buoy is to transfer liquids between onshore or offshore facilities and the moored tanker

There are a number of types of facilities presently used to load or off-load tankers in open water. These include Sea Islands; spread moorings, single point mooring structures and single buoy moorings. Of these, the single buoy mooring has been most frequently installed to service today's very large tankers

The popularity of the single buoy mooring stems from the fact that it can be installed at almost any offshore location where deep water is relatively close to shore. Water depth can be selected to suit any required tanker draft. Nearly the only limitation is that the buoy must be installed a safe distance from shoal water that could constitute a danger to the tanker while mooring or unmooring

The submarine pipeline and single buoy mooring system, shown schematically in Figure 1, consist of a submarine pipeline from the onshore tank farm, a bottom manifold at the end of the submarine pipeline, underbody hose connecting the bottom manifold with the buoy, the buoy itself, and one or more strings of floating hose between the buoy and the tanker. When moored to the buoy, the tanker can rotate or weathervane to minimize the combined force of wind, wave and current

The submarine pipeline and single buoy mooring system was first put into use in 1959. Since that time there has been a continuous increase in the number of single buoy mooring installations around the world. (Figure 2

این آمارها برای سال 1970 می باشد/ The statistics is for 1970

Recent tabulations show a total of 46 installations located in 23 different countries (Figure 3

Most of the installations put into service since 1965 have been designed for 100,000 dwt tankers or larger. Early next year a buoy designed to service 350,000 dwt tankers will be commissioned

During the decade that the single buoy moorings have been in use there have been only a few relatively small oil spills associated with their operation. Because of the increasing popularity of the submarine pipeline and single buoy mooring system and its use for ever large tankers, it is extremely important that designs be adequate and operation be carefully controlled

یک نگاه به کاربرد بویه مهاری تک که در منطقه خلیج فارس قرارداد.

Use single buoy mooring contract in the Persian Gulf region

Major Saudi Arabian Offshore Oil Fields. Oil export terminals are indicated with reddish dots

The largest oil exporting terminal in the world is located on the Ras Tanura peninsula and is capable of loading over 5 million barrels of oil per day onto tankers moored on one of two T-shaped terminals (small vessels only) or on one of a cluster of four Sea Islands located offshore in deeper water. The limit for tankers berthed at the Sea Islands is 550,000 dwt (dead-weight tons

The Al Juaymah Offshore Terminal is located to the northwest of Ras Tanura, just east of the Qatif oil field as shown below. The Qatif field lies both on and off shore, with several offshore platforms positioned to drill and maintain offshore wells. Oil is loaded onto tankers from Single Point Moorings (SPMs) anchored in deeper water such that larger ships can be handled (up to 700,000 dwt). It has been in operation since 1974. The Al Juaymah complex also includes a pier from which liquified natural gas (LNG) is loaded onto ships

Oil is similarly delivered from shore in underwater pipeline to a platform, distributed to the SPMs and then transferred to the tanker via large flexible hoses connecting them to the SPM. There are six SPMs at Al Juaymah, which can theoretically output six million barrels per day and has been in operation as early as the 1970s. In a 2005 Google Earth satellite image, I can only find two SPMs, although others might be present in low resolution images

Shown below is a close up of the darker tanker from above receiving oil. There are two "hoses" attached to this tanker, whereas there are three attached to the other. I haven't found anything recent on loading rates, although SPE 4013-MS suggests that each (in the late 1970s) was designed for a flow of at 130,000 barrels per hour but averaged only half that in practice