BR102012029934A2

BR102012029934A2 - dispositivo de flutuação subaquático

Info

Publication number: BR102012029934A2
Application number: BR102012029934A
Authority: BR
Inventors: Christophe Augor; Jean-Jaques Vignaux; Thierry Roger
Original assignee: Sercel Rech Const Elect
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2015-11-03
Also published as: MX2012013566A; US20130137321A1; EP2597024A1; RU2592956C2; CN103129414A; CA2795646A1; US20150065000A1; US9394042B2; EP2597024B1; US8893637B2; RU2012148594A; CN103129414B; BR102012029934B1; CA2795646C

Abstract

dispositivo de flutuação subaquático. a presente invenção refere-se a um dispositivo de flutuação sob a água (1) caracterizado em que ele compreende: uma inserção (4) compreendendo um material termoplástico e um tubo oco (7), uma espuma (5) de um material termoplástico, cobrindo pelo menos parcialmente a inserção (4), uma pele externa (6) compreendendo um material termoplástico formado por moldagem de injeção sobre a espuma e configurado para estar em contato com água durante uso.

Description

“DISPOSITIVO DE FLUTUAÇÃO SUBAQUÁTICO” Campo Técnico A presente invenção refere-se a dispositivos flutuantes, em particular dispositivos flutuantes sob a água ou submarinos. Tais dispositivos flutuantes podem ser usados em um ambiente marítimo, por exemplo, no campo da aquisição de dados sísmicos, indústria de prospecção de óleo ou gás, pesquisa marinha ou produção em alto mar.

Tais dispositivos flutuantes podem consistir em asas presentes em um dispositivo de controle de navegação, também chamado «pássaro», para controle de posição de um cabo instrumentado rebocado em água, tal como um seguidor de fluxo sísmico marinho, e/ou a posição relativa de cabos em uma rede de cabos instrumentados rebocados de seguidores de fluxos.

Discussão de Antecedentes Dispositivos flutuantes subaquáticos são supostos, simultaneamente, flutuarem, serem capazes de resistir a altas pressões devido à profundidade na qual eles são usados e serem capazes de resistir a cargas mecânicas.

Consequentemente, tais dispositivos têm de ter uma eficiente densidade e uma eficiente estrutura mecânica de modo a suportarem pressão e cargas mecânicas durante uso.

Os dispositivos flutuantes também são supostos serem à prova d’água. Em caso de dano, eles não devem ser inteiramente enchidos com água. Técnicas de aquisição de dados sísmicos requerem o reboque de seguidores de fluxo em profundidades compreendidas entre 5 metros e 15 metros.

Novas técnicas de aquisição de dados sísmicos requerem agora o reboque de seguidores de fluxo em profundidades que podem atingir 80 a 120 metros. Assim, durante operações, os dispositivos flutuantes são por isso supostos resistirem a pressões possivelmente atingindo 1,2 MPa, isto é, até 12 bars. É conhecido fabricar um dispositivo flutuante com um núcleo de espuma de PVC (cloreto de polivinila) coberto com uma pele de um poliuretano de baixa pressão. A espuma é usinada, o que ó caro. A pele está em um material termoendurecível, que não é reciclável.

Um outro dispositivo deste tipo é mostrado em US 2010/037402, cujo dispositivo compreende um esqueleto oco è um selo. Este dispositivo tem a desvantagem de ser oco, de modo que em caso de dano, ele será enchido com água, e assim pode não ser mais capaz de flutuar. Uma outra desvantagem deste dispositivo conhecido é que ele compreende bastante fibra de vidro que cria deformações dos painéis o que torna difícil a montagem.

Um outro dispositivo de flutuação conhecido compreende uma espuma de resina epóxi e uma pele fabricada de uma resina epóxi ou um poliuretano. Tal dispositivo termoendurecível não é reciclável, é caro e frágil em caso de colisão. Além disso, a espuma de resina epóxi compreende células abertas que enchem com água em caso de dano do dispositi- vo.

Um outro dispositivo conhecido compreende uma espuma de poliuretano que forma uma pele quando em contato com água. Tal dispositivo não é reciclável e é caro.

Objetivos da Invenção A invenção objetiva o provimento de um dispositivo flutuante que supera as deficiências de dispositivos conhecidos.

Em particular, um objeto da invenção é o provimento de um dispositivo flutuante tendo propriedades de densidade e flutuação permitindo que o mesmo seja usado sob a água quando a pressão atinge altas pressões tais como pressões compreendidas entre 0,8 e 1,2 MPa.

Um outro objeto da invenção é prover um dispositivo flutuante que não é caro, que é ambientalmente amistoso sendo reciclável.

Um outro objeto da invenção é prover um dispositivo flutuante que não enche com água em caso de dano, por exemplo, quando ocorre uma colisão.

Resumo da Invenção A invenção satisfaz todos ou parte destes objetos com um dispositivo de flutuação sob a água, o dispositivo de flutuação sob a água compreendendo: uma inserção compreendendo um material termoplástico e um tubo oco, uma espuma de um material termoplástico, cobrindo pelo menos parcialmente a inserção, uma pele externa compreendendo um material termoplástico formado através de moldagem de injeção sobre a espuma e configurado para estar em contato com água durante uso.

Devido à invenção, o dispositivo de flutuação sob a água tem as requeridas características técnicas, sendo simultaneamente à prova d’água, devido à pele externa, flutuante e leve graças à espuma, e resistente a pressão devido à combinação dos componentes formando o dispositivo de flutuação sob água. Além disso, o dispositivo de flutuação sob água pode ser reciclado e não é de produção cara, devido ao material plástico formando os diferentes componentes do dispositivo.

Para realização da invenção, os inventores foram além da presunção de que não era possível trabalhar com materiais termoplásticos em tal aplicação, e em particular usar vários componentes termoplásticos.

Realmente para materiais termoplásticos, a espessura do material tem de ser baixa e constante, durante fabricação. A razão é que quanto maior a espessura, mais importantes são os fenômenos de contração do material, o que não é o caso de material termoendurecí-vel.

Os inventores assim verificaram que a presença de uma inserção permite o uso de um material termoplástico. A forma da inserção ajuda a compensar locais onde a espessura da espuma é muito baixa, por isso torna rígido o dispositivo de flutuação sob a água.

Variações de espessura da pele também podem ajudar a compensar locais onde há uma espessura muito baixa da espuma.

Além disso, os inventores foram além de uma outra presunção de que não é possível dispor uma espuma de material termoplástico tal como a pele sobre um outro material termoplástico tal como a espuma. A razão é que a temperatura e pressão de injeção da pele têm de ser altas de modo que há um risco de fusão de espuma durante injeção da pele e um risco de compressão de espuma em sua totalidade. Tais riscos não são encontrados por material termoendurecível. A espuma do dispositivo de flutuação sob a água tem vantajosamente um limite elástico em compressão igual a cerca de 1,2 MPa. Por isso, o dispositivo de flutuação sob a água não perde sua forma sob pressão de 12 bars do ambiente marinho.

Devido ao fato de que a cobertura é moldada por injeção sobre a espuma, não é necessário adicionar compostos de interrupção. Além disso, formas mais complexas como bordas ou pequenas espessuras de espuma podem ser obtidas. Além disso, bolhas residuais podem ser eliminadas na espuma. O material termoplástico da inserção, da espuma e da pele pode ser baseado em um material termoplástico único, por exemplo, polipropileno.

Uma vantagem de tal material é que ele pode ser facilmente encontrado no mercado.

Esta característica ajuda reciclagem de dispositivo de flutuação sob a água, na medida em que há um material único constituindo os três componentes ou camadas do dispositivo de flutuação sob a água. O dispositivo pode ter uma densidade global na faixa de 50 kg/m3 a 750 kg/m3, por exemplo, na faixa de 150 kg/m3 a 500 kg/m3, por exemplo, igual a cerca de 250 kg/m3.

Uma tal característica aperfeiçoa a flutuação do dispositivo. A inserção e/ou a espuma e/ou a pele podem ser conformadas através de molda-gem de injeção. Isto pode facilitar a fabricação do dispositivo de flutuação sob a água. A espuma pode ter uma densidade na faixa de 30 a 700 kg/m3, por exemplo, na faixa de 100 a 500 kg/m3, por exemplo, igual a cerca de 200 kg/m3. Uma tal densidade aperfeiçoa a flutuação, a espuma sendo relativamente leve.

Em uma outra realização particular, a inserção compreende fibra de vidro em uma proporção entre 0% a 60%, por exemplo, entre 5% e 40%. Fibra de vidro permite reforçar a estrutura da inserção. A presença de fibra de vidro requer separação de fibra de vidro do resto do dispositivo antes de reciclagem. A inserção e a espuma podem grudar uma à outra. A espuma e a pele podem grudar uma à outra. Tal adesão entre duas ou três camadas pode ser obtida sem adição de qualquer adesivo, devido em particular ao fato de que os diferentes componentes ou camadas do dispositivo de flutuação sob a água são fabricados de um material termoplástico. A adesão entre pelo menos duas camadas do dispositivo de flutuação sob a água reforça a estrutura global do dispositivo de flutuação sob a água, eliminando qualquer depuração entre os componentes relacionados. Além disso, em caso de dano da pele externa, a adesão entre as camadas evita que água penetre no dispositivo de flutuação sob a água. A espuma pode compreender células fechadas. O fato de que a espuma compreende células fechadas limita vantajosamente a quantidade de água que pode saturar a espuma no caso de dano da pele externa do dispositivo de flutuação sob a água.

Em uma realização preferida, a pele é à prova d’água. O dispositivo de flutuação sob a água pode ser escolhido no grupo consistindo em: uma asa de um dispositivo de controle de navegação, também chamado «pássaro», uma asa de um veículo subaquático autônomo, uma asa de um deslizador.

Um outro aspecto da invenção refere-se a um dispositivo de controle de navegação compreendendo um dispositivo de flutuação sob a água como descrito acima.

Breve Descrição dos Desenhos Os desenhos acompanhantes, que são incorporados e constituem uma parte do relatório descritivo, ilustram uma ou mais realizações e, junto com a descrição, explicam estas realizações. Nos desenhos: a Figura 1 é uma representação esquemática de parte de um seguidor de fluxo sísmico incluindo um dispositivo de controle de navegação compreendendo um dispositivo de flutuação sob a água de acordo com a invenção; a Figura 2 é uma representação esquemática de uma rede de seguidores de fluxo rebocados por um vaso, incluindo vários dispositivos de controle de navegação como aquele de Figura 1; a Figura 3 é uma representação esquemática em perspectiva de um exemplo de uma inserção, parte do dispositivo de flutuação sob a água de acordo com a invenção; a Figura 4 é uma representação aumentada esquemática de parte IV da inserção de Figura 3; a Figura 5 é uma representação esquemática em perspectiva de um exemplo de uma espuma, parte do dispositivo de flutuação sob a água de acordo com a invenção; e a Figura 6 é uma representação esquemática em perspectiva de um exemplo de uma pele externa, parte do dispositivo de flutuação sob a água de acordo com a invenção.

Descrição detalhada de uma realização exemplar O dispositivo de flutuação sob a água de acordo com a invenção pode ser uma asa de um dispositivo de controle de navegação, também chamado «pássaro», uma asa de um veículo subaquático autônomo ou uma asa de um deslizador ou qualquer outro dispositivo marinho apropriado.

Na realização exemplar mostrada nas figuras, o dispositivo de flutuação sob a água 1 é uma asa de um dispositivo de controle de navegação 2, ou «pássaro», como pode ser visto na figura 1. Tal dispositivo de controle de navegação 2 compreende três asas neste exemplo e é parte de seguidor de fluxo sísmico 3. O seguidor de fluxo sísmico 3 é parcialmente mostrado na figura 1 e compreende uma pluralidade de sensores 20, também chamados hidrofones, e transdutores 22, entre os quais um é mostrado na Figura 1. O seguidor de fluxo sísmico 3 é parte de uma rede de seguidores de fluxo sísmico, mostrada na Figura 2, que é rebocada por um vaso 21, sobre o qual está localizado um sistema centralizado (não mostrado) compreendendo um sistema de navegação e um sistema gerenciador de nodo.

Na realização exemplar, o papel do dispositivo de controle de navegação 2 é o posicionamento acústico de seguidores de fluxo sísmico e fontes e o controle de seguidores de fluxo sísmico. Ele inclui três subsistemas: um controlador de profundidade e mecanismo de direção de seguidor de fluxo, transceptores acústicos, e um subsistema de telemetria redundante avançado. A rede de seguidores de fluxo é apropriada para ser rebocada em um nível sob o nível do mar de cerca de 100 metros, de modo que as cargas mecânicas e pressão de água são consideráveis. O dispositivo de flutuação sob a água 1, de acordo com a invenção, compreende três componentes ou camadas: uma inserção compreendendo um material termoplástico e um tubo oco, uma espuma de um material termoplástico, pelo menos parcialmente cobrindo a inserção, uma pele externa compreendendo um material termoplástico formado por molda-gem de injeção sobre a espuma e configurado para estar em contato com água durante uso.

Para materiais termoplásticos realmente, a espessura do material tem de ser baixa e constante, durante fabricação. A razão é que quanto maior a espessura, mais importantes são os fenômenos de contração do material, o que não é o caso de material termoendurecí- vel.

Os inventores assim verificaram que a presença de uma inserção permite o uso de um material termoplástico. A forma da inserção ajuda a compensar locais onde a espessura da espuma é muito baixa, por isso enrijecendo o dispositivo flutuante sob a água.

Variações de espessura da pele também podem ajudara compensar locais onde há uma espessura muito baixa da espuma. A densidade global do dispositivo flutuante sob a água 1 está ela própria entre 50 a 750 kg/m3, neste exemplo igual a cerca de 250 kg/m3. A inserção 4 é mostrada ao lado na figura 3. Neste exemplo, a inserção 4 é fabricada por injeção de um material termoplástico consistindo em polipropileno na realização. Ela compreende uma pequena proporção de fibra de vidro de modo a reforçar sua estrutura. A inserção 4 compreende um tubo oco 7 estendendo-se de acordo com um eixo longitudinal X, aberto em uma extremidade aberta 8, e tendo uma seção transversa circular . O tubo oco 7 permite a fixação da asa ao dispositivo de controle de navegação 2 neste exemplo. O tubo oco 7 tem uma outra extremidade fechada 11 encimado por uma extremidade superior 12 da inserção 4, cuja largura é maior que o diâmetro do tubo oco 7. A inserção 4 também compreende uma base 10 estendendo-se ao redor de extremidade aberta 8, perpendicularmente ao eixo X do tubo oco, em uma maneira não-simétrica. A inserção 4 compreende primeiras nervuras externas 9 que são substancialmente perpendiculares ao eixo X e segundas nervuras externas 14 que são substancialmente paralelas ao eixo X e conectam a extremidade superior 12 e a base 10. Uma representação aumentada de parte de base 10 da inserção 4 é mostrada na Figura 4. Nesta Figura, uma extremidade 32 de uma de segundas nervuras externas 14 é mostrada, formando um tipo de garfo com três pontas agudas 33. A forma genérica da inserção, em particular com primeiras nervuras externas 9, segundas nervuras externas 14, extremidade 32 com pontas agudas 33, forma de base 10, é escolhida de modo a prover uma asa rígida, mesmo quando a espessura da espuma 5 é cerca de igual a 5 mm. A forma da inserção pode ser diferente sem fugir do escopo da invenção. A espuma 5, mostrada na Figura 5, compreende uma espuma de polipropileno com células fechadas. A espuma 5 tem uma densidade de cerca de 200 kg/m3. A espuma 5 é moldada por injeção sobre a inserção 4, em uma maneira tal de modo a ter em qualquer lugar uma espessura igual a ou maior que 5 mm. A base 10 e a extremidade aberta 8 do tubo oco 7 são visíveis na figura 3, na medida em que estas partes da inserção 4 não são cobertas pela espuma 5. A espuma 5 do dispositivo de flutuação sob a água tem na realização um limite elástico em compressão igual a cerca de 1,2 MPa. A forma de espuma 5 é similar à forma global final do dispositivo de flutuação sob a água e forma uma asa. A forma externa da espuma 5 ou do dispositivo de flutuação sob a água 1 pode ser diferente sem fugir do escopo da invenção.

Neste exemplo, a espuma 5 e a inserção 4 colam uma à outra, sem qualquer adesivo. As linhas 13 são no exemplo marcas da injeção.

Uma abertura 30 é representada na Figura 5. Tal abertura 30 é prevista de modo a permitir a fixação do dispositivo de flutuação sob a água 1 a um braço de um corpo do dispositivo de controle de navegação 2. A pele externa 6 é moldada por injeção sobre a espuma 5. Esta pele externa é mostrada na figura 4. A pele externa 6 é fabricada em polipropileno. Ela cobre inteiramente a espuma 5 e é à prova de água. A pele externa 6 e a espuma 5 grudam uma à outra, sem auxílio de um adesivo.

Tal adesão entre duas ou três camadas pode ser obtida sem adição de qualquer adesivo, devido em particular ao fato de que os diferentes componentes ou camadas do dispositivo de flutuação sob a água são fabricados de um material termoplástico. A adesão entre pelo menos duas camadas do dispositivo de flutuação sob a água reforça a estrutura global do dispositivo de flutuação sob a água, eliminando qualquer remoção entre os componentes relacionados. Além disso, em caso de dano da pele externa, a adesão entre as camadas evita que água penetre no dispositivo de flutuação sob a água.

As tiras de duas cores diferentes visíveis na figura 6 são limitadas pelas linhas 13 da espuma 5 e são fabricadas durante o processo de injeção. Elas não têm função técnica na invenção porém um efeito visual. A abertura 30 é coberta por uma pele externa 6, como mostrado na Figura 6 sobre o local retangular 34. O processo para fabricação de dispositivo de flutuação sob a água é o seguinte. Um molde para a inserção é enchido por injeção com polipropileno, opcionalmente compreendendo fibra de vidro. A inserção 4 é então coberta em um outro molde, através de injeção, com a espuma 5 que é ela própria coberta por injeção com a pele externa 6.

Neste processo, a temperatura e pressão de injeção da pele têm de ser altas de modo que há um risco de fusão da espuma durante injeção da pele e um risco de compressão de espuma em sua totalidade. Tais riscos não são encontrados por material termoendu-recível. A injeção de um material termoplástico sobre a espuma é por isso otimizada de modo a centrar a espuma no molde, prevenir a fusão da espuma, minimizar as pressões de injeção de modo a reduzir deformações e limitar as deformações geométricas ligadas a contração. Esta injeção pode ser realizada em uma ou várias etapas devido às restrições do dispositivo de acordo com a invenção.

Na realização mostrada, o dispositivo de flutuação sob a água é uma asa de um dispositivo de controle de navegação, mas ele pode ser um outro dispositivo submarino sem fugir do escopo da invenção. O escopo patenteável da matéria objeto é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos são pretendidos estarem dentro do escopo das reivindicações. A expressão «compreendendo um» deve ser interpretada como sendo sinônima da expressão «compreendendo pelo menos um», a menos que o contrário seja especificado.

As faixas devem ser interpretadas como incluindo os limites, a menos que o contrário seja especificado.

Claims

1. Dispositivo de flutuação sob a água (1) CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma inserção (4) compreendendo um material termoplástico e um tubo oco (7), uma espuma (5) de um material termoplástico, cobrindo pelo menos parcialmente a inserção (4), uma pele externa (6) compreendendo um material termoplástico formado através de moldagem de injeção sobre a espuma e configurado para estar em contato com água durante uso.

2. Dispositivo de flutuação sob a água (1) de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material termoplástico da inserção (4), da espuma (5) e da pele (6) é baseado em um único material termoplástico.

3. Dispositivo de flutuação sob a água (1) de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o material termoplástico é polipropileno.

4. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo tem uma densidade global na faixa de 50 kg/m3 a 250 kg/m3.

5. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a inserção (4) e/ou a espuma (5) e/ou a pele (6) são conformadas através de moldagem de injeção.

6. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a espuma (5) tem uma densidade na faixa de 50 a 700 kg/m3.

7. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a inserção (4) compreende fibra de vidro em uma proporção na faixa de 0% a 60%.

8. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a inserção (4) e a espuma (5) grudam uma à outra.

9. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a espuma (5) e a pele (6) grudam uma à outra.

10. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a espuma (5) compreende células fechadas.

11. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a pele é à prova d água.

12. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que um limite elástico em compressão da espuma é igual a cerca de 1,2 MPa.

13. Dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispositivo é escolhido do grupo consistindo em: uma asa de um dispositivo de controle de navegação, uma asa de um veículo subaquático autônomo, uma asa de um deslizador.

14. Dispositivo de controle de navegação (2) CARACTERIZADO pelo fato de compreender pelo menos um dispositivo de flutuação sob a água de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13.