BR112013011835B1

BR112013011835B1 - sistema de compensação de deslocamento para uma embarcação marítima e método para operar o mesmo

Info

Publication number: BR112013011835B1
Application number: BR112013011835-0A
Authority: BR
Inventors: David Bengt Johan Ankargren; Jochen Pohl
Original assignee: National Oilwell Varco Normay As
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2021-01-26
Also published as: GB201019555D0; KR20130113482A; RU2569511C2; BR112013011835A2; EP2640657B1; US9267340B2; BR112013011835B8; WO2012066268A3; GB2485570A; RU2013122781A; EP2640657A2; US20130312979A1; KR101839985B1; WO2012066268A2

Abstract

SISTEMA DE COMPENSAÇÃO DE DESCOLAMENTO. De acordo com a presente invenção, é proposto um sistema de compensação de deslocamento para uma embarcação marítima, o sistema sendo configurado para manter uma força de suporte substancialmente constante sobre uma carga suspensa a partir da embarcação, a despeito do movimento de deslocamento da embarcação. O sistema compreende um atuador hidráulico configurado para conexão entre a embarcação e uma carga a ser suspensa a partir da embarcação, o atuador sendo acionável hidraulicamente para variar a distância entre a carga e a embarcação em resposta ao movimento de deslocamento da embarcação . O atuador hidráulico é conectado da maneira fluida a uma primeira máquina hidráulica para acionamento pela primeira máquina hidráulica. O sistema adicionalmente compreende uma segunda máquina hidráulica em conexão de fluido com um acumulador hidráulico. A primeira e segunda máquina hidráulicas são mecanicamente conectadas uma à outra e também ambas conectadas mecanicamente a um motor elétrico compartilhamento. O sistema adicionalmente compreende um controlador configurado para controlar o movimento hidráulico da primeira e segunda máquinas hidráulicas e controlar a alimentação de energia para o motor elétrico em resposta a um ou mais sinais que representam um descolamento induzido por onda.

Description

SISTEMA DE COMPENSAÇÃO DE DESLOCAMENTO PARA UMA EMBARCAÇÃO MARÍTIMA e MÉTODO PARA OPERAR O MESMO

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de compensação de deslocamento, e mais particularmente, refere-se a um sistema de compensação de deslocamento para uma embarcação marítima.

[002] Como é bem conhecido, a busca por hidrocarbonetos no leito oceânico geralmente envolve o uso de embarcações marítimas flutuantes, como navios-sondas ou plataformas marítimas flutuantes. O uso de embarcações flutuantes desse tipo geralmente é considerado vantajoso em relação à alternativa de usar plataformas fixas apoiadas no leito oceânico durante operações exploratórias, uma vez que elas podem ser movidas mais facilmente de um local para outro.

[003] No entanto, um problema associado às embarcações flutuantes usadas para perfuração no leito oceânico ou sondagem do leito oceânico durante tais operações exploratórias é que as embarcações estão sujeitas a movimentos de deslocamento ascendente e descendente devido à ação das ondas. Uma ferramenta de amostragem ou perfuração normalmente é carregada na extremidade inferior de uma coluna ou duto de perfuração suspenso a partir da embarcação. Durante as operações de amostragem, caso seja feita nenhuma compensação pelo movimento de deslocamento da embarcação acima, podem resultar variações muito substanciais na força aplicada à ferramenta de amostragem no leito oceânico, o que pode resultar em compactações ou enfraquecimentos imprevisíveis no testemunho recuperado pela ferramenta, destruindo assim o testemunho ou pelo menos reduzindo sua eficácia para análise. Durante as operações de perfuração, variações de carga induzidas por deslocamento em uma broca de perfuração são conhecidas por acelerar o desgaste da broca. Como será apreciado, caso uma embarcação seja levada a se mover no deslocamento em grau excessivo, por exemplo, em mar agitado, podem ser causados danos bastante consideráveis a tais ferramentas. Também pode ser relevante compensar o movimento de deslocamento de uma embarcação flutuante durante a execução de outros tipos de operação de içamento a partir da embarcação.

[004] Portanto, foram propostos sistemas de compensação de deslocamento, geralmente usados em tais embarcações para manter uma força substancialmente constante sobre as ferramentas, e opcionalmente para manter as ferramentas em uma posição substancialmente constante, à medida que a embarcação sobe e desce no deslocamento. Os sistemas compensadores de deslocamento propostos anteriormente geralmente compreendem um cilindro hidráulico compensador de movimento associado ao bloco de coroamento ou ao bloco de deslocamento de uma estrutura de torre de perfuração montada na embarcação e a partir do qual a coluna de perfuração ou outra ferramenta ou carga é suspensa. O cilindro hidráulico é conectado de maneira fluida a um acumulador hidráulico e é acionado pelo fluxo do fluido hidráulico entre o cilindro e o acumulador. Tal sistema é de natureza puramente passiva.

[005] Em uma configuração puramente passiva do tipo descrito acima, a carga de pressão nominal do acumulador determina a pressão hidráulica nominal do cilindro de compensação, que, por sua vez, determina a magnitude da carga suspensa a partir da embarcação que pode ser mantida substancialmente constante a despeito do movimento de deslocamento da embarcação. A pressão de pré-carga do acumulador, portanto, deve ser ajustada para equilibrar a carga estática cujo movimento deve ser compensado. No entanto, os sistemas previamente existentes desse tipo geral são conhecidos por apresentarem variações de força consideráveis devido à dependência de pressão do acumulador em relação a sua carga. Essas variações podem ser toleradas para sistemas como o chamado compensador "dead-line”, mas exigem compensação em outros sistemas, os chamados compensadores montados no coroamento. Em tais sistemas, essa compensação adicionalmente geralmente é obtida pelo uso de transmissões mecânicas e dependentes da posição. Contudo, embora tais configurações possam reduzir as variações de força dependentes da carga do acumulador, elas não podem compensar prontamente os efeitos de inércia e amortecimento por fricção. Portanto, é prática comum adicionar uma estrutura compensadora de deslocamento ativa para compensar essas variações de força na configuração passiva.

[006] No entanto, estruturas combinadas de compensador de passivo / ativo podem ser complicadas, caras, volumosas e possuem modos operacionais limitados.

[007] Portanto, é um objetivo da presente invenção oferecer um sistema de compensação de deslocamento aperfeiçoado.

[008] De acordo com a presente invenção, propõe-se um sistema de compensação de deslocamento para uma embarcação marítima, o sistema compreendendo: um atuador hidráulico configurado para conexão entre a embarcação e uma carga a ser suspensa a partir da embarcação, o atuador sendo acionável hidraulicamente para variar a distância entre a carga e a embarcação em resposta ao movimento de deslocamento da embarcação; o atuador hidráulico sendo conectado de maneira fluida a uma primeira máquina hidráulica para acionamento pela primeira máquina hidráulica; o sistema adicionalmente compreendendo uma segunda máquina hidráulica na conexão fluida com um acumulador hidráulico, a primeira e segunda máquinas hidráulicas sendo conectadas mecanicamente uma à outra e ambas sendo ainda mecanicamente conectadas a um motor elétrico compartilhado; o sistema adicionalmente compreendendo um controlador configurado para controlar o movimento hidráulico da primeira e segunda máquinas hidráulicas e a energia para o motor elétrico em resposta a um ou mais sinais que representam um movimento de deslocamento induzido por onda da embarcação e/ou uma força induzida por onda aplicada à carga.

[009] O sistema é preferencialmente configurado para manter uma força de suporte substancialmente constante em uma carga suspensa a partir da embarcação, a despeito do movimento de deslocamento da embarcação.

[010] De preferência, as duas máquinas hidráulicas e o motor elétrico são in-terconectados por uma relação direta de 1:1. No entanto, as máquinas hidráulicas e o motor podem ser interconectados por relações diferentes.

[011] Preferencialmente, tanto as duas máquinas hidráulicas como o motor elétrico são montados em torno de um eixo de acionamento comum.

[012] De forma conveniente, o referido motor é montado entre as duas máquinas hidráulicas.

[013] Como alternativa, ambas as referidas máquinas hidráulicas estão localizadas no mesmo lado do motor.

[014] De preferência, cada referida máquina hidráulica tem um respectivo eixo de acionamento, os dois eixos mecânicos sendo substancialmente co-axiais e interco-nectados por meio do referido motor, o motor sendo disposto entre os referidos eixos de acionamento para rotação em torno do eixo geométrico dos referidos eixos mecânicos

[015] De preferência, o motor elétrico é um motor assíncrono.

[016] Como alternativa, o motor elétrico é um motor de velocidade variável.

[017] De maneira conveniente, o sistema adicionalmente compreende uma válvula disposta em uma linha de fluido entre o acumulador e o atuador, a válvula sendo operável para se mover entre uma primeira posição na qual o acumulador e o atua-dor são isolados um do outro sem passagem de fluido, e uma segunda posição na qual o acumulador e o atuador são conectados de maneira fluida por meio da linha de fluido.

[018] De preferência, o controlador é configurado para controlar a operação da válvula em dependência de um sinal que representa a pressão hidráulica no acumulador, o controlador sendo configurado para mover a válvula de uma primeira posição para a segunda posição em resposta à queda da pressão para um valor limiar predeterminado.

[019] De preferência, o controlador é configurado para receber um sinal representando a pressão hidráulica no acumulador e controlar a energia para o motor elétrico em resposta à mesma.

[020] De maneira conveniente, o controlador é configurado para receber um sinal representando a posição da carga em relação à embarcação e controlar o movimento da primeira e segunda máquinas hidráulicas em resposta à mesma.

[021] De preferência, o sistema é operável para manter uma força de suporte substancialmente constante em uma carga suspensa a partir da embarcação durante o movimento de deslocamento da embarcação.

[022] De maneira vantajosa, o sistema é operável para manter a carga suspensa a partir da embarcação em uma posição substancialmente constante durante o movimento de deslocamento da embarcação.

[023] De acordo com outro aspecto da presente invenção, propõe-se um método para operar um sistema de compensação de deslocamento do tipo definido acima em um modo ativo no qual o controlador controla ativamente a energização do motor elétrico.

[024] De preferência, a energia para o motor elétrico é controlada sob dependência da pressão hidráulica no acumulador no referido primeiro modo.

[025] De acordo com outro aspecto da presente invenção, propõe-se um método para operar um sistema de compensação de deslocamento do tipo definido acima em um modo passivo no qual o motor não é energizado.

[026] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, propõe-se um método para operar um sistema de compensação de deslocamento do tipo definido acima, em que a válvula é movida a partir de sua primeira posição para sua segunda posição para interconectar de maneira fluida o atuador e o acumulador, dessa forma contornando a primeira e segunda máquinas hidráulicas, em resposta à queda da pressão dentro do acumulador para um valor inferior um valor limiar predeterminado.

[027] De modo que a invenção possa ser melhor compreendida, e para que os aspectos adicionais da mesma possam ser melhor apreciados, uma concretização da invenção será descrita agora a título de exemplo com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[028] A Figura 1 é uma ilustração esquemática que mostra uma embarcação flutuante, com uma estrutura de içamento a partir da qual uma carga é suspensa e que é operável por um sistema de compensação de deslocamento de acordo com a pre-sente invenção;

[029] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de compensação de deslocamento de acordo com uma concretização preferida, e que mostra os circuitos principais hidráulico e de controle do sistema;

[030] A Figura 3 é uma ilustração que corresponde geralmente à da figura 2, mas que ilustra o sistema em um instante em que a carga está sendo içada em resposta a movimento de queda da embarcação em uma depressão de onda;

[031] A Figura 4 é uma ilustração semelhante que representa o sistema em um instante em que a carga está sendo arriada a partir da embarcação em resposta ao movimento de subida da embarcação na crista de uma onda;

[032] A Figura 5 ilustra o sistema de um modo de operação de compensação de deslocamento ativo;

[033] A Figura 6 ilustra o sistema de um modo de operação de compensação de deslocamento passivo alternativo; e

[034] A Figura 7 representa o sistema num modo de operação alternativo de segurança.

[035] Referindo-se inicialmente à figura 1, é ilustrada uma embarcação flutuante 1 contendo um guindaste 2. O guindaste 2 é ilustrado suspendendo uma carga 3 do navio para o mar 4. A carga 3 é içada e rebaixada por meio da operação de um atuador hidráulico 5. A embarcação 1 está equipada com um sistema de compensação de deslocamento hidráulico, indicado geralmente em 6, que será descrito abaixo e que é configurado para manter uma força de suporte substancialmente constante sobre a carga 3, e para manter a carga em uma posição substancialmente constante em relação ao leito oceânico 7 a despeito do movimento de deslocamento 8 da embarcação na rota marítima. O sistema de compensação de deslocamento opera controlando o atuador 5, e, assim o atuador 5 pode ser considerado para representar um atuador de compensação quando operando neste modo.

[036] Embora a embarcação 1 seja ilustrada na figura 1 em uma configuração para içar e rebaixar uma carga 3 por meio de um guindaste 2, deve-se apreciar que o sistema compensador de deslocamento 6 da presente invenção também é adequado para utilização na manutenção de ferramentas de perfuração ou de amostragem, ou, de fato, qualquer outro equipamento suspenso a partir da embarcação 1 em uma posição substancialmente constante em relação ao leito oceânico 7 e sob carga substancialmente constante à medida que a embarcação se move em deslocamento.

[037] O sistema de compensação de deslocamento 6 compreende uma primeira máquina hidráulica 9 e uma segunda máquina hidráulica 10, ambas as quais são concebidas para operarem como bombas / motores rotativos. Em configurações preferidas, as duas máquinas hidráulicas 9, 10 são fornecidas na forma de máquinas rotativas sobre o centro.

[038] Tal como ilustrado mais claramente na figura 2, a primeira máquina hidráulica 9 tem um eixo de acionamento 11, que está diretamente conectado ao eixo de um motor elétrico 12, localizado entre as duas máquinas hidráulicas 9, 10. Da mesma forma, a segunda máquina hidráulica tem um eixo de acionamento 13 que está diretamente conectado à extremidade oposta do eixo do motor. As duas máquinas hidráulicas 9, 10 são, portanto, mecanicamente conectadas uma à outra em uma relação direta 1:1, através do motor 12 , para rotação conjunta em torno de um eixo comum. Em concretizações alternativas, prevê-se que tanto as duas máquinas hidráulicas 9, 10 como o motor intermediário 12 sejam montados sobre um único eixo de acionamento compartilhado.

[039] Ambas as máquinas hidráulicas 9, 10 são dispostas em comunicação de fluido com um reservatório compartilhado 14 para fluido hidráulico. O motor 24 pode ser, de preferência, um motor assíncrono, embora esteja previsto que motores de velocidade variável podem ser usados em concretizações alternativas.

[040] O atuador 5, como ilustrado mais claramente na figura 2, assume a forma de um carneiro hidráulico que compreende um pistão móvel deslizante 15 montado dentro de um cilindro 16. O movimento do pistão 15 dentro do cilindro 16 é eficaz para içar ou rebaixar a carga 3. O lado de pressão 17 do atuador 5 está conectado de forma fluida à primeira máquina hidráulica 9 através de uma linha de fluido do atuador 18. Como será apreciado, o movimento da primeira máquina hidráulica 9 é, portanto, eficaz para mover o pistão 15 do atuador dentro do cilindro 16 e, por conseguinte, mover a carga 3 em relação à embarcação. Por exemplo, a operação da primeira máquina hidráulica 9 para bombear fluido hidráulico por meio da linha do atuador 18 ao atuador 5 é eficaz para içar a carga 3.

[041] A segunda máquina hidráulica 10 é conectada de maneira fluida a um atuador hidráulico 19 por meio de uma linha de fluido do acumulador 20. O acumulador hidráulico 19 pode assumir qualquer forma conhecida conveniente, tal como, por exemplo; um tipo de pistão, um tipo de mola ou um tipo carregado por peso. No entanto, é preferível utilizar um acumulador do tipo "bexiga” conhecido, em que a bexiga 21 contém gás Nitrogênio.

[042] Uma válvula 22 é proporcionada em uma linha de fluido de contorno 23 que se prolonga entre a linha do atuador 18 e a linha do acumulador 20. A válvula 22 é operável para se mover de uma primeira posição fechada, como ilustrada na figura 2, para uma segunda posição efetiva para conectar o acumulador 19 e o atuador 6 diretamente ao longo da linha de fluido 23.

[043] Um controlador 24 recebe, por meios de cabos de sensores 25, sinais que representam: a posição da carga 3 em relação à embarcação a partir de um sensor de posição 26; a pressão do acumulador a partir dos sensores de pressão 25, 26. O controlador também é configurado para receber sinais que representam um movimento de deslocamento induzido por onda da embarcação e/ou uma força induzida por onda aplicada à carga, a partir dos sensores 27, 28. O controlador de preferência assume a forma de um microcomputador, e é configurado para controlar o movimento da primeira e segunda máquinas hidráulicas 9, 10, e controlar a alimentação de energia motriz ao motor 12 por meio de cabos de controle 29, em resposta aos referidos sinais de modo a manter a posição da, ou carga sobre, a carga 3 substancialmente constante à medida que a embarcação se move no deslocamento.

[044] Voltando agora para considerar a figura 3, uma ilustração simplificada representa o sistema de compensação de deslocamento em uma condição instantânea correspondendo ao movimento de deslocamento descendente da embarcação, por exemplo, à medida que a embarcação cai em uma depressão de onda. À medida que a embarcação 1 cai dessa maneira, então para manter a carga 3 em uma posição substancialmente constante em relação ao leito oceânico 7, a carga deve ser içada, reduzindo assim sua distância abaixo da embarcação 1. O controlador 24 opera para detectar esse movimento de deslocamento da embarcação e responde acionando a primeira máquina hidráulica 9 à maneira de uma bomba, para bombear fluido hidráulico para o atuador de compensação 5, com isso içando a carga 3 para compensar o movimento descendente da embarcação. A primeira máquina é acionada dessa forma pela segunda máquina 10, a segunda máquina 10 operando à maneira de um motor sob o controle do controlador 24, para fornecer torque aos eixos de acionamento inter-conectados 11, 13 e extrair energia para esse acionamento do acumulador 19. A seta 29, assim, denota o fluxo de energia durante essa fase de acionamento do sistema.

[045] A Figura 4 representa o sistema de compensação de deslocamento em uma condição instantânea correspondendo ao movimento de deslocamento para cima da embarcação 1, por exemplo, à medida que a embarcação sobe em uma crista de onda. À medida que a embarcação 1 sobe dessa maneira, então para manter a carga 3 em uma posição substancialmente constante em relação ao leito oceânico 7, a carga deve ser rebaixada, aumentando assim sua distância abaixo da embarcação. O controlador opera de forma a detectar esse movimento de deslocamento ascendente da embarcação e responde acionando a primeira máquina hidráulica 9 à maneira de um motor, acionada pela pressão hidráulica aplicada pelo atuador de compensação 5. Esse movimento da primeira máquina hidráulica 9 aciona os eixos interconectados 11, 13, e, por conseguinte, aciona a segunda máquina hidráulica 10 à maneira de uma bomba, aumentando a pressão no acumulador 19. A seta 30, assim, denota o fluxo de energia invertido durante essa fase de acionamento do sistema.

[046] Como será apreciado, o movimento de deslocamento da embarcação em uma rota marítima tenderá a alternar continuamente entre o movimento ascendente e descendente. O controlador 24, assim, opera de forma a ajustar continuamente a posição do atuador de compensação 5, alternando entre as duas fases de acionamento explicadas acima, conforme necessário para manter a carga em uma posição substancialmente constante em relação ao leito oceânico 7. Essa operação contínua é indicada na figura 5, onde a seta 31 indica o fluxo alternado de energia entre o atuador 5 e o acumulador 19.

[047] No entanto, durante a operação dessa forma, a quantidade de energia do acumulador irá diminuir gradualmente com o tempo devido às perdas causadas pela fricção e pelo amortecimento na estrutura mecânica e devido às perdas nas máquinas hidráulicas 9, 10. O motor elétrico 12, portanto, é operável, sob o controle do controlador 24, para compensar essas perdas mediante a adição de torque aos eixos 11, 13 conforme necessário para manter o valor médio de energia no acumulador 19 substancialmente constante. O controlador 24, assim, monitora continuamente os sinais do sensor 25 que são indicativos da pressão dentro do acumulador ao longo do tempo, e energiza seletivamente o motor 12 (como representado pela seta 32 na figura 5) ou durante uma fase de içamento ou de rebaixamento, para adicionar a energia de volta ao sistema hidráulico na forma de torque aos eixos 11, 13. As máquinas hidráulicas 9, 10 então convertem efetivamente esse torque adicional em energia hidráulica para equilibrar as perdas no sistema oriundas da fricção, etc. Nesse modo de operação, o sistema de compensação de deslocamento oferece assim tanto uma função passiva quanto ativa, ainda assim com uma estrutura extremamente simples e compacta. Em concretizações alternativas da invenção, prevê-se que o controlador 24 seja configurado para controlar o motor 12 pelo menos parcialmente de acordo com os sinais e dados que representam vários ciclos de movimento de deslocamento de embarcação, ou mesmo de acordo com dados calculados que representam os níveis pre-vistos de energia recuperados dos ciclos de deslocamento futuros.

[048] Embora o sistema de compensação de deslocamento 6 da presente invenção tenha sido descrito acima com referência a um modo de operação ati-vo/passivo normal, o sistema é suficientemente flexível para permitir modos de operação alternativos caso as condições ditem que o modo normal não é possível. Por exemplo, a figura 6 indica o sistema em operação sem a alimentação de energia para o motor elétrico 12, tal como pode ser o caso, por exemplo, no caso de uma falha ou queda de energia a bordo da embarcação 1. Nesta situação, deve-se apreciar que o controlador 24 e seu sistema de circuitos associado irão trocar para a alimentação por um gerador ou bateria de emergência ou similar, e, dessa forma, permanecerão operacionais. Como será apreciado, a perda de energia elétrica do motor 12 nessas circunstâncias irá impossibilitar a operação do motor da maneira descrita acima. Nessas circunstâncias, o sistema de compensação de deslocamento irá, portanto, reverter para um modo de operação puramente passivo como descrito acima, com a energia fluindo de um lado para o outro entre o atuador 5 e o acumulador 19 sem qualquer contribuição de torque adicional do motor 12. No entanto, será apreciado que a rotação dos eixos 11, 13 durante o movimento das duas máquinas hidráulicas 9, 10 nesse modo ainda farão o motor 12 girar. A inércia do motor não-operante nesse modo de operação atua de forma a estabilizar a velocidade de rotação dos eixos 11, 13. O sistema continuará a operar nesse modo passivo por um período de tempo significativo, contudo limitado, mas sem dúvidas resultará em uma redução gradual da pressão média do acumulador 19 devido ao fato de as perdas no sistema não serem mais compensadas pelo motor 12. O controlador 24 irá continuar a monitorar a pressão do acumulador, por meio do sensor de pressão 25 durante a operação nesse modo passivo.

[049] Caso a energia não seja restaurada em tempo para o motor elétrico 12 para permitir a reversão para o modo de operação passivo/ativo normal, a pressão dentro do acumulador 19 irá falhar até um nível em que o sistema não poderá continuar operando de forma satisfatória. O controlador 25, portanto, é configurado para alter-nar o sistema para um modo de operação de segurança em tais circunstâncias quando detectar que a pressão no acumulador 19 caiu abaixo de um limiar predeterminado, conforme armazenado em uma memória interna do controlador. Nesta situação, o controlador opera para alternar a válvula 22 de sua posição fechada, ilustrada na figura 2, para uma posição aberta efetiva para abrir a linha de fluxo de contorno 23 entre o acumulador 19 e o atuador 5, com isso conectando diretamente o acumulador ao atuador 5 e contornando as máquinas hidráulicas 9, 10 como representado na figura 7. Isso ajuda a impedir a perda adicional de energia do acumulador como um resultado das perdas nas máquinas, e, portanto, uma função de compensação de deslocamento limitada pode ser retida, ainda que com variações de força maiores do que seria o caso no modo passivo/ativo normal ou no modo passivo descrito acima.

[050] Deve-se apreciar que o equipamento da concretização descrita acima, e em particular, o equipamento hidráulico representado pelo atuador 5, as duas máquinas hidráulicas 9, 10, o acumulador 19 e o motor 12 pode ser usado como uma unidade de energia hidráulica para operações gerais de içamento e rebaixamento do guindaste 2. Por exemplo, de modo a rebaixar a carga (ou uma ferramenta de perfuração ou amostragem) 3 da embarcação no mar, o sistema do controlador 24 pode ser operado, sob controle do controlador 24, em um modo de rebaixamento sem compensação no qual a primeira máquina hidráulica é operada à maneira de um motor, acionado pela pressão hidráulica aplicada pelo atuador de compensação 5, geralmente como representado na figura 4. Quando a carga ou ferramenta tiver sido rebaixada até a profundidade operacional desejada, ela pode então ser mantida nessa posição alternando o sistema para seu modo de compensação de deslocamento passivo / ativo. Quando a carga 3 ou ferramenta deve ser subsequentemente içada à superfície, o sistema pode ser trocado do modo de compensação para um modo de içamento, pelo que a primeira máquina hidráulica 9 é acionada à maneira de uma bomba por uma segunda máquina hidráulica para içar a carga geralmente conforme representado na figura 3. O sistema de compensação de deslocamento 6 da presente invenção pode, portanto, ser combinado de maneira conveniente com uma estrutura de içamento hidráulico a bordo da embarcação 1.

[051] Embora a invenção tenha sido descrita acima em detalhes com referência a concretizações particulares da invenção, deve-se apreciar que várias modificações ou alterações podem ser aplicadas ao sistema sem divergir do âmbito da presente invenção. Por exemplo, embora as concretizações descritas acima sejam configuradas de modo que as duas máquinas hidráulicas e o motor elétrico sejam interconecta-dos em uma relação 1:1 direta, concebe-se que outras concretizações poderiam ser configuradas com uma relação de interconexão diferente. Concebe-se ainda que as máquinas e o motor poderiam ser interconectados por meio de uma estrutura de engrenagens de relação variável.

[052] Quando usados neste relatório descritivo e nas reivindicações, os termos “compreende” e “compreendendo”, e suas variações, significam que os aspectos, etapas ou números inteiros específicos estão incluídos. Os termos não devem ser interpretados de forma a excluir a presença de outros aspectos, etapas ou números inteiros.

[053] Os aspectos revelados na descrição precedente, ou nas reivindicações seguintes, ou nos desenhos acompanhantes, expressos em suas formas específicas ou em termos de um meio para realizar a função revelada, ou um método ou processo para obter os resultados revelados, conforme apropriado, podem, separadamente, ou em qualquer combinação de tais aspetos, serem utilizados para realizar a invenção em suas diversas formas.

[054] Embora a invenção tenha sido descrita em conjunto com as concretizações exemplificativas descritas acima, diversas modificações e variações equivalentes serão aparentes aos versados na técnica dada esta revelação. Logo, as concretizações ilustrativas da invenção apresentadas acima são consideradas como sendo ilustrativas e não limitantes. Várias alterações às concretizações descritas podem ser realizadas sem divergir do espírito e âmbito da invenção.

Claims

Sistema de compensação de deslocamento para uma embarcação marítima (1), o sistema compreendendo:
um atuador hidráulico (5) da embarcação configurado para conexão à uma carga (3) a ser suspensa a partir da embarcação (1) e variar a distância entre a carga (3) e a embarcação (1) em resposta ao movimento de deslocamento da embarcação (1);
em que o atuador hidráulico (5) é conectado a uma primeira máquina hidráulica (9) para acionamento pela primeira máquina hidráulica (9);
CARACTERIZADO por:
uma segunda máquina hidráulica (10) conectada a um acumulador hidráulico (19), em que tanto a primeira e segunda máquinas hidráulicas (9, 10) são conectadas uma à outra e a um motor elétrico compartilhado (12);
um controlador (24) configurado para controlar o movimento hidráulico da primeira e segunda máquinas hidráulicas (9, 10) e para controlar a energia para o motor elétrico (12) em resposta a um ou mais sinais que representam pelo menos um dentre um movimento de deslocamento induzido por onda da embarcação (1) e uma força induzida por onda aplicada à carga (3),
em que a primeira e a segunda máquinas hidráulicas (9, 10) e o motor elétrico (12) são montados em torno de um eixo de acionamento comum.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira e a segunda máquinas hidráulicas (9, 10) e o motor elétrico (12) são conectados por uma relação direta de 1:1.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor elétrico (12) é montado entre a primeira máquina hidráulica (9) e a segunda máquina hidráulica (10).
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor elétrico (12) é um motor assíncrono.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende uma válvula (22) montada no acumulador (19) e o atuador (5), em que a válvula (22) é configurada para se mover entre uma primeira posição na qual o acumulador (19) e o atuador (5) são isolados um do outro sem passagem de fluido, e uma segunda posição na qual o acumulador (19) e o atuador (5) são conectados.
Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (24) é configurado para controlar a operação da válvula (22) em resposta de um sinal que representa a pressão hidráulica no acumulador (19), o controlador (24) sendo configurado para mover a válvula (22) de uma primeira posição para a segunda posição em resposta à queda da pressão para um valor limiar predeterminado.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (24) é configurado para receber um sinal representando a pressão hidráulica no acumulador (19), e controlar a energia para o motor elétrico (12) em resposta à mesma.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (24) é configurado para receber um sinal representando a posição da carga (3) em relação à embarcação (1) e controlar o movimento da primeira e segunda máquinas hidráulicas (9, 10) em resposta à mesma.
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (24) é configurado para manter uma força de suporte substancialmente constante em uma carga (3) suspensa a partir da embarcação (1) durante o movimento de deslocamento da embarcação (1).
Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador (24) é configurado para manter a carga (3) suspensa a partir da embarcação (1) em uma posição substancialmente constante durante o movimento de deslocamento da embarcação (1).
Método para operar o sistema de compensação de deslocamento, conforme definido na reivindicação 1, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
fornecer a primeira máquina hidráulica (9), a segunda máquina hidráulica (10), e o motor elétrico (12), em que a primeira e a segunda máquinas hidráulicas (9, 10) e o motor elétrico (12) são todos montados através do eixo de acionamento comum;
detectar um movimento de deslocamento induzido por onda da embarcação (1);
operar a primeira máquina hidráulica (9) em resposta ao movimento de deslocamento induzido por onda detectado usando um controlador (24);
acionar o atuador hidráulico (5) para variar a distância entre a embarcação (1) e a carga (3) suspensa da embarcação (1) usando a primeira máquina hidráulica (9); e
operar a segunda máquina hidráulica (10) usando o controlador (24) para acionar a primeira máquina hidráulica (9).
Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a aplicação de torque ao eixo conectado às primeira e segunda máquinas hidráulicas (9, 10) usando o motor elétrico (12).
Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda o controle ativo da energização do motor elétrico (12) usando o controlador (24).
Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda a conexão do acumulador hidráulico (19) ao atuador hidráulico (5) usando uma válvula (22), em resposta à queda da pressão dentro do acumulador (19) abaixo de um valor limiar predeterminado.