BR112012016555B1

BR112012016555B1 - Método e aparelho para conduzir uma estaca em um substrato

Info

Publication number: BR112012016555B1
Application number: BR112012016555-0A
Authority: BR
Inventors: David Hawel Gunter; James Ewart Milligan Mack
Original assignee: Ihc Iqip Uk Ltd.
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2011-01-04
Publication date: 2020-03-31
Also published as: CA2784866C; AU2011204490B2; EP2521816A1; CA2784866A1; SG181993A1; DK2521816T3; GB201000096D0; GB2473683B; GB2473683A; CN102770601A; EP2521816B1; BR112012016555A2; AU2011204490A1; WO2011083324A1; CN102770601B; US20120301226A1; US8672587B2

Abstract

método e aparelho para conduzir uma estaca em um substrato um guia de estaca (10) para suportar uma estaca, à medida que é conduzida para um substrato, compreendendo: uma estrutura de base (12) que tem uma superfície plana de engate de substrato (14) e um membro de guia de estaca (16) configurado para guiar uma estaca numa predeterminada direção através da mesma, uma vez que é conduzida para um substrato (18), o membro guia de estaca (16) ser montado sobre a estrutura de base (12) através de uma pluralidade de elementos de suporte (20) que se estendem entre os mesmos, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos pluralidade de elementos de suporte (20) tem um comprimento ajustável, com ajuste de comprimento de ou de cada elemento de suporte (20) permitindo que o sentido predeterminado seja variado em relação à superfície plana de engate do substrato (14) da estrutura de base (12).

Description

MÉTODO E APARELHO PARA CONDUZIR UMA ESTACA EM UM SUBSTRATO” [0001] A presente invenção refere-se a um método e um aparelho para a condução de uma estaca em um substrato, em particular, mas não exclusivamente, um substrato subaquático irregular ou ondulado, com variações localizadas em nível.

[0002] Ele é conhecido por fornecer guia de estacas para estacas subaquática, ver, por exemplo, faixa de Sea Steel Limited de guia de estacas, conforme descrito no documento WO99/11872 (Guia de estaca de estrutura rápida), WO0l/92645 (guia de estaca de seguidor/ estrutura afinada), WO03/074795 (guia de estaca de controle de orientação) e WO2009/024739 (guia de estaca de quadro inclinado). No entanto, esses guias de estaca não são ideais para a condução de uma estaca em um substrato subaquático irregular ou ondulado, com variações localizadas em nível. Isto porque um tal substrato subaquático terá uma tendência para suportar o guia de estaca, em diferentes ângulos em relação à horizontal em locais diferentes, o que resultaria em estacas sendo empurradas para o substrato em diferentes orientações, não verticais. A presente invenção foi projetada para ultrapassar tais dificuldades.

[0003] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, proporciona-se um guia de estaca para suportar uma estaca, uma vez que é conduzida para um substrato, compreendendo: uma estrutura de base que tem uma superfície de substrato de engate plana, e um membro guia de estaca configurado para orientar uma estaca de uma direção prédeterminada através da mesma, uma vez que é conduzido para um substrato, o membro de guia de estaca sendo montado na estrutura de base através de uma pluralidade de membros de suporte que se estendem entre os mesmos, caracterizado pelo fato de que pelo menos um de uma pluralidade de membros de suporte tem um comprimento ajustável, com o ajuste do comprimento ou de cada membro de suporte permitindo que a direção prédeterminada seja variada em relação ao substrato de engate da superfície plana da estrutura de base.

[0004] Desta forma, a orientação do membro de em relação à estrutura de base pode ser alterada, por exemplo, para acomodar um substrato ondulado. O membro de guia de estaca pode ser inteiramente

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2/9 suportado pela pluralidade de membros de suporte, pelo menos durante a cravação de estacas. Pode haver, pelo menos, três membros de suporte, por exemplo, quatro membros de suporte. Cada um dos membros de suporte pode ser equidistante aos membros de guia de estaca.

[0005] Num arranjo, cada um dos membros de suporte tem um comprimento ajustável. Pode haver, no mínimo, três membros de suporte ajustáveis em comprimento, por exemplo, quatro membros de suporte ajustáveis em comprimento. Os pelo menos três membros de suporte de comprimento ajustável podem ser dispostos em torno do membro de guia de estaca para permitir que os componentes da direção predeterminada sejam variados em dois planos diferentes, cada um perpendicular ao substrato de engate da superfície plana da estrutura de base. Os dois planos diferentes podem ser mutuamente ortogonais. Assim, variando os ajustes de comprimento dos membros de suporte, na direção pré-determinada do membro de guia de estaca pode ser capaz de varrer um perfil substancialmente cônico em relação à estrutura de base. O perfil substancialmente cônico pode ter um meio ângulo máximo de pelo menos 5 O [0006] O ou cada membro de suporte de comprimento ajustável pode compreender um sistema de união que tem uma primeira parte ligada à estrutura de base e uma segunda parte, que pode rodar em relação à primeira parte, acoplada ao membro de guia de estaca. Um tal conjunto de articulação é configurado para acomodar a mudança na orientação do membro de guia de estaca em relação à estrutura de base.

[0007] Na conjunto de junta, uma parte pode compreender um membro substancialmente esférico (por exemplo, bucha) e a outra parte pode compreender um alojamento (por exemplo, encaixe), no qual o membro esférico está montado rotativamente. O membro esférico pode ser acoplado a um membro alongado (por exemplo, haste). Desta forma, o eixo longitudinal do membro alongado pode girar em relação ao alojamento à medida que o membro esférico roda no mesmo. O membro esférico pode ter um furo através do mesmo que se prolonga, e uma parte do membro alongado pode ser um ajuste de deslizamento no interior do furo. Uma tal disposição também irá acomodar as alterações na separação entre a segunda parte do membro de suporte e pelo menos um outro membro de suporte, à

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3/9 medida que a orientação dos membros de guia de estaca altera em relação à estrutura de base.

[0008] Numa forma, o membro de guia de estaca pode ter a forma de um cilindro oco, simples. Em outras formas, o membro de guia de estaca pode ser como foi descrito no documento WO0l/92645 para utilização com estacas com aletas estabilizadoras, ou como descrito no documento WO03/074795 para utilização com estacas com abas de controle de orientação, ou tal como descrito no documento WO2007/066078 para uso com estacas com perfis que interagem com perfis correspondentes no membro de guia de estaca para resistir a pressões de ruptura na segunda. De uma forma particular, o membro de guia de estaca pode ser como descrito no documento W099/11872, que compreende duas porções móveis entre uma posição funcionamento e uma posição sem funcionamento. Na posição de funcionamento, as duas porções podem definir um cilindro oco para guiar uma estaca, uma vez que é conduzida para um substrato. Na posição de repouso, as duas porções têm separado (cada uma girando em torno de um respectivo eixo de rotação afastada das suas posições de funcionamento) para permitir a cravação de estacas para continuar e conduzir a estaca totalmente no substrato por meio de um martelo, sem o martelo sujar o membro de guia de estaca. Cada parte do membro de guia de estaca pode ser suportado por um par de membros de suporte ajustáveis em comprimento, com um eixo de articulação definido entre os mesmos em torno do qual a parte do membro de guia de estaca roda quando se deslocam entre as posições de funcionamento e sem funcionamento. O eixo de articulação está configurado para inclinar em relação à estrutura de base à medida que o comprimento de um ou ambos os membros de suporte é ajustado. O eixo de articulação pode ser alinhado com o eixo longitudinal do membro alongado da conjunto de junta.

[0009] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de condução de uma estaca para um substrato não nivelado, que compreende: proporcionar um guia de estaca de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção; posicionar o guia de estaca com a superfície de acoplamento de substrato planar da estrutura de base repousando sobre o substrato não nivelado, e ajustar o ou cada membro de suporte com um comprimento ajustável para inclinar o membro de guia

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4/9 de estaca em relação à estrutura de base de tal modo que o sentido predeterminado é alinhado de modo substancialmente vertical quando a superfície de acoplamento de substrato planar da estrutura de base assenta sobre o substrato não plano.

[00010] Os membros de suporte podem ser ajustados quando o guia de estaca está in situ (por exemplo, posicionado com a superfície de engate da superfície plana da estrutura de base repousando sobre o substrato não nivelado), mesmo quando o substrato não nivelado está subaquático. O ajuste de comprimento do membro de suporte pode ser realizado automaticamente (por exemplo, com o auxílio de um detector de nível e circuitos de controle para a produção de sinais de ajuste de comprimento em resposta à saída do detector de nível). Em alternativa, o ajuste do comprimento do membro de suporte pode ser efetuado remotamente, com meios externos tais como um ROV (veículo telecomandado) fornecendo o retorno da orientação do membro de guia de estaca em relação à vertical.

[00011] Uma concretização da invenção será agora descrita, a título de exemplo e com referência às figuras anexas em que:

A Figura 1 é uma vista em perspectiva frontal, de um lado e de cima de um guia de estaca, que concretiza a presente invenção;

A Figura 2 mostra o detalhe de uma parte do guia de estaca rodeado na Figura 1;

A Figura 3 mostra outro detalhe da parte indicada na Figura 2;

A Figura 4 é uma vista em corte da parte mostrada na Figura 2;

As figuras 5A - 5C são vistas em elevação frontal do guia de estaca da Figura 1 em diferentes orientações de substrato, e

As Figuras 6A - 6C são vistas em elevação lateral do guia de estaca da Figura 1 em diferentes orientações de substrato.

[00012] A Figura 1 ilustra um guia de estaca 10 que concretiza a presente invenção. O guia de estaca 10 inclui uma estrutura de base 12, que tem uma superfície de engate substrato planar contínua 14, e um membro de guia de estaca 16 configurado para orientar uma estaca (não representado), numa direção predeterminada (seta A) em relação à mesma,

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5/9 uma vez que é conduzido para um substrato 18. O membro de guia de estaca 16 é montado sobre a estrutura de base 12 por meio de quatro membros de suporte 20 que se estende entre as mesmas. Cada membro de suporte 20 tem um comprimento ajustável, com ajustes de comprimento que permitem que a orientação pré-determinada seja variada em relação à superfície plana de engate do substrato 14 da estrutura de base 12.

[00013] As Figuras 2,3 e 4 mostram a estrutura dos membros de suporte de comprimento ajustável 20 em mais detalhes. Cada membro de suporte de comprimento ajustável 20 compreende um conjunto de junta 30 que tem uma primeira parte ou montagem 32 acoplada à estrutura de base 12 e uma segunda parte 34, que pode rodar em relação à primeira parte 32, acoplada ao membro de guia de estaca 16.

[00014] A primeira parte 32 inclui um bloco de alojamento 40 recebido deslizante entre um par de trilhos de guia 42 fixado à estrutura de base 12. (Na Figura 2, os trilhos de guias 42 são mostrados translúcidos por uma questão de clareza). O bloco de alojamento 40 é móvel ao longo dos trilhos de guia 42, entre uma posição mais baixa P1 e uma posição mais alta P2, com o movimento entre os mesmos sendo controlado por um cilindro hidráulico 44. A segunda parte 34 inclui um membro de bucha parcialmente esférico 50 com um membro alongado 52 estendendo-se daí. O membro de bucha parcialmente esférico 50 é montado de forma rotativa no bloco de alojamento 40 de tal modo que o membro alongado 52 pode girar em relação ao bloco de alojamento 40.

[00015] Como mostrado na Figura 4, o membro de bucha parcialmente esférico 50 tem um orifício 54 que se estende através do mesmo. Uma extremidade do membro de haste alongada 52 é recebida de forma deslizante no orifício 54, o que permite um grau de movimento livre M do membro de bucha parcialmente esférico 50 ao longo do membro de haste alongado 52, bem como a rotação do membro alongado 52 dentro do furo 54. O grau de movimento de liberdade é limitado, por um lado, quando uma ponta 56 do membro alongado 52 engata um batente 58. O grau de movimento é limitado do outro lado simplesmente por o espaçamento entre os membros adjacentes de suporte 20 que evita que o membro alongado 52 puxe para fora a partir do orifício 54.

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6/9 [00016] Os membros de suporte de comprimento ajustável 20 proporcionam um efeito de nivelamento, permitindo que o membro de guia de estaca 16 seja movido para uma posição vertical, mesmo quando a estrutura de base 12 repousa sobre um substrato não horizontal 18. O intervalo do efeito de nivelamento é ilustrado com referência às Figuras 5A - 5C e 6A - 6C. As figuras 5A - 5C são elevações de frente do guia de estaca 10, 10', 10, cada um sobre um substrato diferente 18, 18', 18. Na Figura 5B, o guia de estaca 10 está sobre um substrato plano 18 e os quatro membros de suporte de comprimento ajustável 20 estão dispostos com os seus respectivos blocos de alojamento 40 na sua posição mais baixa. Desta forma, o guia de estaca 16 está disposto com o sentido predeterminado (e estaca 100) vertical.

[00017] Na Figura 5A, a estaca de guia 10' está sobre um substrato inclinado para baixo 18' (como se vê da esquerda para a direita). A partir da posição inicial mostrada na Figura 5B, o par de membros de suporte de comprimento ajustável 20' no lado direito (como visto na Figura 5A) do guia de estaca 10' estendem-se, aumentando os seus respectivos blocos de alojamento 40 a partir de sua posição mais baixa à sua posição mais alta. Desta forma, o membro de guia de estaca 16' está inclinado para a esquerda em relação à estrutura de base 12, de tal modo que o sentido predeterminado (e estaca 100') é vertical. À medida que o membro de guia de estaca 16' se inclina no sentido contrário, os membros de bucha parcialmente esférico 50 roda nos respectivos blocos de alojamento 40, e / ou os membros alongados 52 giram nos orifícios 54 dos respectivos membros de bucha parcialmente esférico 50, para acomodar a mudança de posição do membro de guia de estaca 16' em relação à estrutura de base 12'.

[00018] Na Figura 5C, o guia de estaca 10 está sobre um substrato inclinado para cima 18 (como se vê da esquerda para a direita). A partir da posição inicial na Figura 5B, o par de membros de suporte de comprimento ajustável 20 sobre o lado esquerdo (como se vê na Figura 5C) do guia de estaca 10 é estendido através do aumento dos respectivos blocos de alojamento 40 a partir de sua posição mais baixa para sua posição mais elevada. Desta forma, o membro de guia de estaca 16 é inclinado no sentido horário, relativamente à estrutura de base

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12, de tal modo que o sentido predeterminado (e estaca 100) é vertical. Como o membro de guia de estaca 16 inclina no sentido horário, o membro de bucha parcialmente esférico 50 roda nos respectivos blocos de alojamento 40, e / ou os membros alongados 52 giram nos orifícios 54 dos respectivos membros de bucha parcialmente esférico 50, para acomodar a mudança de posição do membro de guia de estaca 16 em relação à estrutura de base 12.

[00019] As Figuras 6A - 6C são elevações laterais do guia de estaca 10, 10', 10, cada um sobre um substrato diferente 18, 18', 18. Como visto, a parte de trás do guia de estaca 10, 10', 10 está, no lado esquerdo e na parte dianteira do lado direito. Na Figura 6B, o guia de estaca 10 está sobre um substrato de nível 18 e todos os quatro membros de suporte de comprimento ajustável 20 estão dispostos como na Figura 5B. Na Figura 6A, o guia de estaca 10' é inclinada para baixo em um substrato 18' (como se vê, com a parte de trás do guia de estaca 10' maiores do que a parte dianteira). A partir da posição inicial mostrada na Figura 6B, o par de membros de suporte de comprimento ajustável 20' na parte da frente do guia de estaca 10' são estendidos ao elevar os respectivos blocos de alojamento 40 a partir da sua posição baixa para a sua posição mais elevada, na ordem para inclinar a o membro de guia de estaca (16'(e estaca 100') para uma orientação vertical. À medida que o membro guia de estaca 16' inclina-se, os membros de bucha parcialmente esférico 50 rodam nos respectivos blocos de alojamento 40, e / ou o membros alongados 52 deslizam axialmente nos furos 54 dos respectivos membros de bucha parcialmente esférico 50, para acomodar a mudança de posição do membro guia de estaca 16' em relação à estrutura de base 12'.

[00020] Na Figura 6C, o guia de estaca 10 é inclinado para cima sobre um substrato 18 (como se vê, com a parte de trás do guia de estaca 10 inferior à frente). A partir da posição inicial mostrada na Figura 6B, o par de membros de suporte de comprimento ajustável 20 na parte de trás do guia de estaca 10 são estendidos ao elevar os respectivos blocos de alojamento 40 a partir da sua posição baixa para a sua posição mais elevada, a fim de inclinar o membro de guia de estaca 16 (e estaca 100) numa orientação vertical. À medida que o membro

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8/9 de guia de estaca 16 inclina-se, os membros de bucha parcialmente esféricos 50 rodam nos respectivos blocos de alojamento 40, e / ou os membros alongados 52 deslizam axialmente nos furos 54 dos respectivos membros de bucha parcialmente esféricos 50, para acomodar a mudança de posição do membro de guia de estaca 16 em relação à estrutura de base 12.

[00021] Deve-se ter em mente que as Figuras 5A a 5C e 6A a 6C ilustram apenas os limites do movimento do membro de guia de estaca 16 da esquerda para a direita (no mesmo plano) e de frente para trás (no outro plano). Ao combinar o movimento em ambos os planos, será possível colocar o membro de guia de estaca 16 relativamente à base 12, entre os extremos ilustrados.

[00022] O membro de guia de estaca 16 é configurado de acordo com os ensinamentos do documento WO99/11872 (os conteúdos inteiros do qual são aqui incorporados por referência). O membro de guia de estaca 16 compreende duas partes 110, 112, cada uma móvel em torno de um respectivo eixo de articulação entre uma posição de funcionamento (como mostrado na Figura 1) e uma posição inoperante (não representada). Na posição de funcionamento, as duas partes 110, 112 definem um cilindro oco para guiamento de um guia de estaca, uma vez que é conduzido para um substrato. Na posição de não funcionamento, as duas partes 110, 112 rodadas para longe uma da outra (cerca de seus respectivos eixos de articulação) para permitir a cravação de estacas para continuar com a interferência do guia de estaca e conduzir a estaca totalmente no substrato. O eixo de articulação de cada parte 110, 112 é definido pelos membros alongados 52 do conjunto de junta 30 de um respectivo par de membros de suporte 20. Desta forma, o conjunto de junta 30 de cada membro de suporte 20 acomoda o movimento do membro de guia de estaca em relação à estrutura de base, não só antes de cravação de estacas quando do nivelamento ou seja, a inclinação do membro de guia de estaca em orientação vertical, mas também durante a cravação de estacas, quando o membro de guia de estaca move-se da sua posição de operação para a sua posição sem funcionamento.

[00023] Em uma outra forma (não mostrada), o membro guia de estaca pode ser configurado de acordo com os ensinamentos do documento

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WO 01 / 92645 (todo o conteúdo do qual é aqui incorporado por referência). Em outras palavras, o membro de guia de estaca pode compreender um par de canais de guia verticais para receber e guiar um par de aletas de estabilização associados com uma estaca com aletas durante cravação de estacas. Em ainda uma outra forma (não mostrada), o membro de guia de estaca pode ser configurado de acordo com os ensinamentos do documento WO 03 / 074795 (todos os conteúdos do qual são aqui incorporados por referência). Em outras palavras, o membro de guia de estaca pode compreender um par de placas de guia helicoidais de sentidos de rotação opostos, que definem um canal afilado para corrigir qualquer má orientação angular de uma estaca com um perfil correspondente, a qual engata uma parte das placas de guia helicoidais, ao passar através do membro de guia de estaca. Ainda numa outra forma (não mostrada), o membro de guia de estaca pode ser configurado de acordo com os ensinamentos do documento WO 2007/ 066078 (todo o conteúdo do qual está aqui incorporado por referência). Em outras palavras, o membro de guia de estaca pode ter na sua periferia, uma ranhura, que é configurada para permitir um acoplamento lateralmente saliente ligado a uma estaca para passar ao longo da ranhura, tal como a estaca passa através do membro de guia de estaca. O membro guia de estaca tem um par de perfis que estão envolvidos pelos perfis correspondentes na estaca à medida que a estaca passa pelo guia de estaca, com forças de reação entre os perfis opostos resistindo aos espaços das ranhuras.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Guia de estaca (10) para suportar uma estaca à medida que é conduzida para um substrato, compreendendo:

uma estrutura de base (12) tendo uma superfície de acoplamento de substrato planar (14); e um membro de guia de estaca (16) configurado para guiar uma estaca em uma direção predeterminada através da mesma, conforme é conduzida para um substrato, o membro guia de estaca sendo montado sobre a estrutura de base (12) através de uma pluralidade de membros de suporte (20) que se estendem entre os mesmos, com pelo menos um dentre a pluralidade de membros de suporte (20) tendo um comprimento ajustável para permitir que a direção predeterminada seja variada em relação à superfície de acoplamento de substrato planar (14) da estrutura de base (12), e com o ou cada membro do suporte de comprimento ajustável compreendendo um conjunto de junta (30) tendo uma primeira parte (32) acoplada à estrutura de base (12) e uma segunda parte (34), que roda em relação à primeira parte (32), acoplada ao membro de guia de estaca (16);

caracterizado pelo uma parte do conjunto de junta (30) compreende um membro pelo menos parcialmente esférico (50) com um membro alongado (52) que se estende a partir do mesmo, e a outra pare do conjunto de junta compreende um alojamento no qual o membro pelo menos parcialmente esférico (50) é montado de forma rotativa.
2. Guia de estaca (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de membros

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2/3 de suporte (20) compreende pelo menos três membros de suporte.
3. Guia de estaca (10), de acordo com a reivindicação

2, caracterizado pelo fato de que cada membro de suporte (20) tem um comprimento ajustável.
4. Guia de estaca (10), de acordo com a reivindicação

3, caracterizado pelo fato de que os pelo menos três membros de suporte (20) de comprimento ajustável são espaçados em volta do membro de guia de estaca (16) para permitir que componentes da direção predeterminada sejam variados em dois planos diferentes, cada um perpendicular à superfície de acoplamento de substrato planar (14) da estrutura de base (12).
5. Guia de estaca (10), de acordo com a reivindicação

4, caracterizado pelo fato de que os dois planos diferentes são mutualmente ortogonais.
6. Guia de estaca (10), de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato de que o membro (50) pelo menos parcialmente esférico tem um furo (54) que se estende através do mesmo para receber, de modo deslizante, pelo menos parte do membro alongado (52).
7. Guia de estaca (10), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o membro de guia de estaca (16) compreende duas porções (110, 112), cada uma girando em torno de um respectivo eixo de rotação entre uma posição operante e uma posição inoperante, com o eixo de rotação de uma porção sendo definido pelo membro alongado (52) que se estende a partir do membro pelo menos parcialmente esférico (50).

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8. Método de conduzir uma estaca para um substrato não nivelado caracterizado pelo fato de que compreende:

fornecer um guia de estaca (10) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7;

posicionar o guia de estaca (10) na superfície de

acoplamento de substrato planar (14) da estrutura de base (12) repousando sobre o substrato não nivelado; e ajustar o ou cada membro de suporte (20) com um comprimento ajustável para inclinar o membro de guia de

estaca em relação à estrutura de base (12) e modo que a direção predeterminada esteja alinhada substancialmente vertical quando a superfície de acoplamento de substrato planar (14) da estrutura de base (12) repousa sobre o substrato não nivelado.