Hệ thống neo trụ xoay

Hệ thống neo trụ xoay được bắt đầu phát triển vào những năm 1970 - 1971, khi đó, hệ thống các mỏ dầu, khí ngoài khơi được phát triển mạnh về mặt số lượng. Những sản phẩm dầu, khí từ các mỏ này phải được vận chuyển vào bờ bằng các hệ thống ống hoặc các tàu chở dầu khí, thông qua các hệ thống giàn khoan. Để tránh trường hợp phải tạm dừng hoạt động hệ thống giàn khoan khi không có tàu chở dầu khí ở đó để tiếp nhận, người ta phải sử dựng các kho nổi tại các giàn khoan Thông thường các kho nổi này giống như những tàu dầu khí không lắp động cơ và được neo tại giàn khoan, gọi là FSO (Floating Storage and Offloading) hoặc FPSO (Floating Production, Storage and Offloading). (trong bài này sẽ gọi chung là tàu)

Việc cố định (neo) các kho nổi này trong trường hợp thời tiết khắc nghiệt hoặc khi có tảng băng trôi là rất khó khăn. Để đảm bảo an toàn trong điều kiện bão hoặc băng trôi, người ta phải sử dụng các hệ thống neo đặc biệt, lớn hơn, an toàn hơn những loại thông thường. Như phần lớn các hệ thống neo đành cho vùng biển Bắc cực đều yêu cầu phải có hệ thống cơ khí để có thể tách tàu ra khỏi hệ thống neo ngay khi có tác động nguy hiểm của điều kiện môi trường rồi có thể quay trở lại vị trí neo và neo lại khi cần thiết

Hệ thống neo thông thường được trang bị cả ở mũi và đuôi tàu và cố định tàu trên mặt nước thông qua hệ thống xích neo kéo dài nối với neo. Khi gặp điều kiện thời hết khắc nghiệt dù có thể nhổ neo và di chuyển sang chỗ khác. Nhưng điểm bất lợi của hệ thống neo bình thường, đặc biệt là đối với vùng biển Bắc cực, là tàu không thể quay trở khi gặp băng trôi, hoặc khi sóng, gió tạt ngang sườn. Lúc đó, bắt buộc tàu phải nhổ neo rời vị trí trong khi chỉ cần xoayđược đứng hướng là có thể an toàn.

Để tránh việc tàu phải cố định hướng khi neo và đảm bảo duy trì được vị trí neo đậu trong các điều kiện thời tiết, người ta đã sáng chế ra hệ thống neo trụ xoay ( turret mooring). Cơ bản của hệ thống neo này là tàu được trang bị một trụ xoay, trụ này được cố định vị trí xuống đáy biển bằng một số đường xích neo, và khi đang neo, tàu vẫn có thể xoay xung quanh trụ này (giống như thân của chiếc chong chóng xem hướng gió) để duy trì hướng an toàn nhất cho tàu (vuông góc với hướng sóng, gió) để giảm thiểu tác động của môi trường xung quanh. Bởi vì xích neo được nối với hệ thống trụ quay nằm phía dưới tàu nên các thao tác đối với xích neo sẽ gặp khó khăn. Để nhổ neo thì vừa phải kéo trụ neo lên và đồng thời kéo các xích neo lên. Vì thế việc kéo, thả neo sẽ bị chậm theo:

Đặc tính của hệ thống neo này là hệ thống neo một điểm, sử dụng một phao nổi neo xuống đáy biển. Kho nổi được neo vào phao chứ hiếm khi được neo trực tiếp xuống đáy biển. Một hệ thống xích neo được nối từ đáy biển vào khớp quay trên phao. Còn kho nổi (tàu) được nối vào khớp quay qua hệ thống ống điều khiển. Khi hướng sóng, gió thay đổi, kho nổi sẽ xoay xưng quanh cụm neo để duy trì hướng an toàn nhất Phao được nối với kho nổi trên mặt nươc nên có thể dễ dàng tách rời ra hoặc nối tạt. Điểm bất cập lớn nhất là phải có phương pháp để chống không cho tàu đâm vào phao. Giải pháp tốt nhất là sử dụng tay đòn hoặc khớp nối cứng giữa tàu và phao để duy trì khoảng cách giữa tàu và phao. Hơn nữa, phao cần phải duy trì được vị trí khi tàu tách ra, vì vậy phao phải được thiết kế để chịu được mọi ảnh hưởng từ băng trôi hoặc các tác động khác của môi trường.

Có hai dạng neo trụ xoay chính, một dạng là lắp ở đáy tàu (hình l) và một dạng lắp ở mũi tàu (hình 3). Một trạm phao neo được neo cố định để duy trì khoảng cách đã chọn phía bên dưới mặt biển. Để dẫn khí lên tàu, tàu phải đỗ trên hệ thống trạm phao và nối với trạm phao. Tàu sẽ duy trì một vị trí động so với trạm này. Trong khi hệ thống này có thể loại trừ mối nguy hiểm từ bão, sóng và băng trôi, nhưng điểm bất lợi là tàu chỉ có thể lấy khí trong điều kiện thời tiết bình thường.

Hệ thống neo này rất có tác dụng đối với các vùng biển Bắc cực hoặc các vùng biển có điều kiện môi trường khắc nghiệt, để duy trì được kho nổi tại vị trí trong hầu hết các điều kiện môi trường, trừ những trường hợp đặc biệt. ưu điểm của nó là, khi gặp bão, hoặc băng trôi, tàu bắt buộc phải di chuyển để tránh nhưng không phải nhổ neo và không cần phải thả neo khi quay lại. Và nó cũng cung cấp một hệ thống neo cho tàu để tàu có thể ngay lập tức tách ra được trong trường hợp quá tải khi đang lấy hàng.

Tổng hợp lại, đây là một hệ thống neo đặc biệt hữu dụng cho các kho nổi trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt như biển Bắc cực. Hệ thống neo bao gồm trạm phao neo liên kết với tàu sao cho có thể tháo rời ngay ra khỏi tàu khi cần. Một hệ thống đường xích neo nối từ trạm neo xuống đáy biển. Một mâm xoay cho phép tàu xoay được xung quanh cụm neo. Hệ thống phao và xích neo giúp cho cụm neo có thể chừa xuống được một độ sâu nhất định, được chọn trước. Cụm neo, nhờ được nhấn chìm xuống nước sẽ làm giảm tải trọng lên các  thiết bị neo, đảm bảo an toàn cho xích neo, trong trạng thái cân bằng tĩnh của các thiết bị neo và có thể chuyển nối lại với tàu từ vị trí chìm trong nước.