Eenpunts-boeien & Meerpunts-boeien

Leestijd: 9 minuten

Zoals zoveel belangrijke uitvindingen is het niet helemaal duidelijk wie het slimme idee had om tankers te laden en te lossen met behulp van een enkelvoudig afmeersysteem.

Co. 743: Warri (1968). Een S.B.M. voor rekening van B.I.P.M Den Haag.
Foto: Digitale Collectie St. Erfgoed Werf Gusto – Fotograaf: Onbekend.

Imodco, dat in Zweden begon, baseerde zijn ontwerp op een patent dat in 1952 was aangevraagd door een zekere heer Brackx en vier jaar later werd toegekend. Dit systeem had niet eens een draaikoppeling en was voornamelijk ontworpen als middel om militaire schepen of watervliegtuigen van brandstof te voorzien. Imodco bezat ook het zogenaamde Griebe-patent, dat dateerde uit 1956. Dit ontwerp had een multi-path-shivel en was bedoeld voor het lossen van tankers voor de bevoorrading van raffinaderijen aan de kust. Als er op dat moment geen steiger beschikbaar was om een tanker langs een raffinaderij af te meren, moest het schip op locatie worden gehouden door een meerboei-afmeerplaats in een relatief beschermd gebied, omdat deze oplossing zeer gevoelig was voor de gevolgen van veranderende wind. golf- of stromingsrichtingen. Het aan- en ontmeren van tankers met een dergelijk systeem was een langdurig proces.

Imodco was zeer actief op het gebied van patentaanvragen: er werden er negen ingediend en zes toegekend voordat Shell in 1962 haar eerste single-point afmeeroctrooi aanvroeg (toegekend in 1966). Halverwege de jaren zestig was er een aanzienlijke correspondentie en verschillende ontmoetingen tussen Imodco en Shell, waarbij Imodco beweerde dat er sprake was van inbreuk op haar patenten. De claims werden altijd afgewezen en er volgden geen juridische stappen.

Shell-initiatief
Na het besluit om serieus te kijken naar eenpunts-afmeersystemen, betrok de Nederlandse oliemaatschappij Gusto bij de oorspronkelijke ontwikkeling van de boei. Halverwege 1957 had Shell opdracht gegeven voor een reeks modeltests in het Nederlandse Scheepsmodelbekken (NSMB), om single-point afmeersystemen te vergelijken met de meerboeisystemen die het al op verschillende locaties gebruikte om zijn tankers aan te leggen.

Bij de tests werd een tanker met een draagvermogen van 32.000 ton gesimuleerd, afgemeerd aan een enkele boei op een waterdiepte van 15 meter, met golflengten variërend van 250 tot 1300 voet, golfhoogten van 6 tot 40 voet en windsnelheden tot 40 knopen. Het systeem is getest bij verschillende voorspanningen van de ankerketting en bij meertroslengtes. De resultaten van het variëren van al deze parameters werden geanalyseerd en waren zeer in het voordeel van het éénpuntsafmeersysteem, zolang de juiste combinatie van parameters werd geselecteerd. Het was niet mogelijk om op modelschaal de slijtage van de ankerkettingen, slangen en landvasten te meten, noch om te bevestigen dat een tanker bij iets anders dan rustig weer aan de boei kon worden afgemeerd. De resultaten lieten echter duidelijk zien dat het de moeite waard was om een prototype op ware grootte te bouwen om de potentiële praktische problemen te onderzoeken.

Dienovereenkomstig bestelde Shell in 1959 hun eerste boei bij Gusto, en deze werd geïnstalleerd en getest in Sarawak voor de noordkust van Borneo, waar drie gespreide afmeersystemen in gebruik waren. De boei, geschikt voor het afmeren van tankers met een draagvermogen van 30.000 ton, had een diameter van ongeveer 9 meter en een draaitafel die op wielstellen liep.

Oorspronkelijk was Gusto alleen betrokken bij de engineering en boeienbouw. Telkens wanneer Shell een bestelling wilde plaatsen voor een ander afmeersysteem, nam zij contact op met de Nederlandse werf om een offerte aan te vragen, op basis van een beperkt aantal gespecificeerde artikelen. Deze omvatten normaal gesproken de afmeerkracht, het aantal en de diameter van de kettingpoten en de onderwater- en drijvende slangen.

Artist Impression van een Eenpuntsboei met een tanker afgemeerd. Met verklaring van vaak in de tekst gebruikte Keywords.

De oliemaatschappij maakte zelden de beoogde locatie bekend en kocht direct al het hulpmateriaal, zoals slangen, kettingen, ankers en meertrossen. Af en toe kreeg Gusto ook de opdracht voor het onderwaterspruitstuk, gebaseerd op een door de klant aangeleverd ontwerp.

De ingenieurs van de werf vergeleken de taak van het bouwen van een boei met die van het leveren van de carrosserie van een Rolls Royce, aangezien de constructie in alle opzichten en tot in de kleinste details van topkwaliteit moest zijn. Het bouwen van de eerste boei kostte 7000 manuren, wat onbeduidend was voor een werf met een jaarlijkse capaciteit van twee miljoen manuren. Hij woog ongeveer 80 ton, vergeleken met 250-350 ton tegenwoordig (2008!) voor een standaardversie en ongeveer 1000 ton voor een diepwaterversie.

Na levering en installatie offshore gebruikte ‘Shell Miri’ het prototype voor uitgebreide tests, analyses en evaluatie van mogelijke aanpassingen, voordat er beslissingen werden genomen over hoe het ontwerp van volgende boeien moest worden gewijzigd. Onderwater- en drijvende slangen zorgden voor grote problemen omdat zowel de ontwerpen als de drijfmaterialen nog ontwikkeld moesten worden. Als gevolg van ernstige slijtageproblemen moest er een andere manier worden ontwikkeld om de kettingen aan het boeilichaam te bevestigen.

De shivel was erg basic en het ontwerp ervan vereiste verdere verfijning. Over het geheel genomen was het éénpunt afmeersysteem echter een groot succes en na een jaar testen werd in 1961 besloten alle drie Shell Miri’s meerboei-afmeersystemen met enkelpuntsmeerboeien te vervangen met het verbeterde ontwerp, gebaseerd op de ervaringen opgedaan met het prototype. De originele boei werd een reserve-eenheid, die kon worden gebruikt bij grote revisies of schade.

Helaas voor Gusto werd besloten om de drie systemen lokaal in het nabijgelegen Singapore te bouwen. De offerte van de Nederlandse werf voor aanvoer en transport was bijna 75 procent duurder dan de regionale werven.

Shell zette haar onderzoek voort door in 1961 en 1962 meer grootschalige tests uit te voeren in de Japanse Zee bij Niigata, met als doel het testen van afmeeroperaties met een enkele boei in blootgestelde gebieden met omstandigheden die vergelijkbaar waren met die van de Noordzee. Dit was nodig omdat de plaatselijke raffinaderij grotere importtankers wilde inzetten en het baggeren van de toegang tot de raffinaderij over zee onbetaalbaar was. De grootschalige proeven, bevestigd door een reeks modeltests in 1962 en 1963, bewezen dat het enkelpuntsafmeersysteem een haalbaar alternatief was.

Een PLEM, de schakel tussen de onderzeese pijpleiding en de slangen onder de boei. (drie aansluitingen).
Foto: SBM Offshore – Fotograaf: Onbekend

Shell-licenties
Hoewel de bouw van de éénpuntsboeien relatief weinig manuren vergde, werd het door het management van Gusto gezien als een aantrekkelijk product om op de markt te brengen en aan derden te leveren. Direct na de levering van de eerste boei zijn daarom onderhandelingen gestart met Shell, wat heeft geresulteerd in een licentieovereenkomst op basis van een royaltyvergoeding van 10 procent over de netto verkoopwaarde van boeien vergelijkbaar met de ‘Miriboei’.

De overeenkomst bevatte een plafond voor de totaal te betalen royalty’s van 400.000 Nederlandse Guldens. In 1963 werd opnieuw over de overeenkomst onderhandeld en gewijzigd in onbeperkte duur en gold voor het hele éénpunts-afmeersysteem, inclusief de basisontwerpelementen, aangezien dit nodig was om Gusto in staat te stellen het product kant-en-klaar op de markt te brengen. Door deze overeenkomst werd volledige toegang verkregen tot de know-how van Shell, die tot dan toe strikt vertrouwelijk was.

De eerste paar jaar deed Gusto geen enkele verkoop aan derden. De eerste, aan Oasis Libië, vond plaats in 1965, en de echte concurrentie met Imodco begon pas eind jaren zestig.

Vanaf 1965 kreeg Gusto van verschillende andere bedrijven vragen over zijn meerboeien. De werf werd uitgenodigd om voorstellen op te stellen op basis van de locatie, maximale tankergrootte, golf hoogte, stroming, wind, waterdiepte, doorvoer en werkdruk. Dankzij de nauwe medewerking met de slangenfabrikanten was het mogelijk om de diameter en lengte van de slangen te bepalen, op basis van Shells bestellingen voor eerdere installatie op vergelijkbare locaties. Het berekenen van de afmeerkracht was echter een groter probleem voor de ingenieurs, die op basis van de modeltesten van Shell een weloverwogen inschatting moesten maken. Nadat de afmeerkracht was vastgesteld, was de volgende uitdaging het bepalen van het aantal, de lengte en de diameter van de kettingpoten. Toen een deel van de klanten specifieke vragen stelde waar de engineers het antwoord niet op wisten, moesten zij Shell om (betaalde) specialistische hulp vragen. Dit was niet altijd mogelijk wanneer dat nodig was vanwege andere afspraken.

Speciaal ontworpen drijvende slangen bestonden nog niet. Er was improvisatie nodig!
Foto: SBM Offshore – Fotograaf: Onbekend.

In 1968 zorgde de last van royaltybetalingen opgenomen in de verkoopprijs ervoor dat Gusto steeds minder concurrerend werd op de internationale markt. Om het probleem op te lossen werd een definitieve licentieovereenkomst met lagere vergoedingen ondertekend, met als ingangsdatum 1 januari 1968. Hoe dan ook, tegen die tijd was het grootste deel van de vereiste know-how al verworven en was er voldoende competentie aanwezig bij Werf Gusto om het overleg met de specialisten van Shell tot uitzonderlijke gevallen te beperken.

De concurrentie 
Imodco en Shell begonnen beide via hun licentiehouders in 1958/1959 met de bouw van boeien. Imodco bestond uit een kleine groep particuliere ondernemers die het zich niet konden veroorloven geld uit te geven aan modeltests of testen op volledige schaal, zoals Shell deed. Bovendien beschikte het in niets over de ontwerpervaring of bouwfaciliteiten van Gusto, waardoor het een veel zwakkere positie op de markt had. Dit is de meest waarschijnlijke verklaring waarom hun aanvankelijke succes in Italië in 1963, via een goede lokale partner, in een mislukking veranderde toen hun systemen operationele problemen bij het opstarten ontwikkelden, waarvoor een sterke technische ondersteuning nodig was om deze op te lossen. De twee lmodco-systemen werden al snel vervangen door vaste torens van een Italiaans bedrijf dat niet concurreerde buiten de sterk beschermde lokale markt.

Een andere potentiële concurrent was Van Houten (VS), die in 1963 een vaste toren ontwierp ter vervanging van Exxons afmeersysteem met meerdere boeien in Mars el Brega (Libië). Het systeem had een roterende onderwaterarm in plaats van de drijvende slang, wat in die tijd nog een zeer kwetsbaar element was in single-point afmeersystemen. Het ontwerp was zo ingewikkeld dat dergelijke systemen nooit meer werden gebouwd. In 1969 startte Exxon om zijn SALM (Single Anchor Leg Mooring) te ontwikkelen als concurrent van de boei met bovenleiding (boven water) met één punt. Als knap staaltje verkoopmanschap bedachten ze bij de lancering van het SALM-systeem het acroniem “CALM” (Catenary Anchor Leg Mooring), om de indruk te wekken dat het bovenleidingsysteem alleen geschikt was voor kalme zeeomstandigheden. De SALM, waarvoor SBM en Imodco in 1971-1972 een licentie verkregen en is eigenlijk nooit een ernstige bedreiging voor het CALM-systeem geworden.

Later ontstonden er andere concurrenten zoals het Franse bedrijf Entreprise Mecanique et Hydraulique (EMH), dat zich vooral specialiseerde in meertorens, en het Amerikaanse bedrijf Sofec. Bluewater startte in 1979, samen met enkele andere concurrenten. Het Britse bedrijf David Brown Vosper (DBV) deed een kortstondige poging om de markt te betreden. Shell’s andere licentiehouders voor de boeien, Mc Dermott (VS) en Mitsubishi (Japan) hebben de boeien nooit verder ontwikkeld en slechts enkele systemen verkocht.

Imodco was tot eind jaren zeventig de enige grote concurrent van Gusto/SBM. Vanwege dit en de grote vraag naar boeien was het bedrijf in die periode duidelijk een verkopersmarkt.

Na een jaar intensief testen met het prototype van de boei werd dit verbeterde ontwerp ontwikkeld door Gusto.
Foto: SBM Offshore – Fotograaf: Onbekend.

Ontwerpaanpassingen door Werf Gusto
Toen Gusto eenmaal begon met het leveren van boeien aan derden, had het een extra stimulans om het ontwerp te verfijnen. Een beter product heeft niet alleen de reputatie van het bedrijf vergroot, het heeft ook bespaard op aftersales- en garantiekosten.

Als lid van de offshore-divisie van IHC had Gusto na de volledige fusie van de partners in 1965 meer gespecialiseerde ingenieurs in dienst dan welke andere scheepswerf in Nederland dan ook. In 1967 werden ze samengebracht binnen een projectontwikkelingsafdeling die bekend stond als PRODO om aan de belangrijkste producten van het bedrijf te werken. Ze werden regelmatig geraadpleegd door de boeiontwerpgroep om problemen te helpen oplossen.

Deze bijzondere eenpunts-meerboei werd gebouwd op de Werf Gusto te Slikkerveer en in gebruik gesteld voor de haven van Saint John in de Bay of Fundy, New Brunswick, Canada.
Foto: Digitale Collectie St. Erfgoed Werf Gusto – Fotograaf: Onbekend.

Deze groep heeft bijgedragen aan verschillende wijzigingen aan het boei-ontwerp, waaronder een verbeterde centrale shivel die tot op de dag van vandaag (2008) vrijwel onveranderd is gebleven. Ze hebben ook meegewerkt aan het ontwerp van een betere kettingkabel en ondersteuning, waardoor de kettingkabel kon draaien, waardoor overmatige slijtage op de stoplocatie werd voorkomen. Daarnaast zijn er verbeterde oplossingen ontwikkeld voor slangenconfiguraties onder water. Het bogey-wielsysteem voor draaitafels werd vervangen door een Taperex-lager, vervaardigd door de werf onder licentie van Timken (VK), en later door een drie-race rollager geleverd door Rothe Erde (Duitsland) of RKS (Frankrijk).

De informatie over modeltestresultaten verkregen onder de voorwaarden van de licentieovereenkomst met Shell werd geanalyseerd en er werden systematische diagrammen gemaakt, waardoor de ingenieurs van de werf de afmeerkracht konden bepalen, afhankelijk van de tankergrootte en verschillende omgevingsomstandigheden. Zonder de noodzaak van modeltesten ter bevestiging weg te nemen, waren de diagrammen zeer nuttig voor verkoop- en projectdoeleinden, en voor prijsberekeningen .


Bron: SBM Offshore ‘Technology Creating Value’  2008
Auteurs: D. Keller, P. van Berkel, R. Smulders
Vertaling: St. Erfgoed Werf Gusto

Laatst bijgewerkt op: 24 maart 2024

Scheepsbouwmuseum