BR112014011623B1

BR112014011623B1 - Método para suspender uma carga útil a partir de um local subaquático, sistema para recuperar uma carga útil a partir de um local subaquático e embarcação de superfície

Info

Publication number: BR112014011623B1
Application number: BR112014011623-7A
Authority: BR
Inventors: James Andrew Jamieson; Graham Gibbons; Lee Wilson
Original assignee: Subsea 7 Limited
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2021-04-06
Also published as: CN104114445A; WO2013072690A1; GB2496608B; RU2623293C2; CA2855343A1; CA2855343C; EP2780223B1; MX2014005915A; GB2496608A; AU2012338566B2; MX349287B; BR112014011623A2; RU2014120002A; US9387911B2; EP2780223A1; GB201119696D0; US20150086299A1; AU2012338566A1; MY167828A; SG11201402106VA

Abstract

método para suspender uma carga útil a partir de um local subaquático, sistema para recuperar uma carga útil a partir de um local subaquático e embarcação de superfície. a presente invenção refere-se a uma submarina carga útil (22), tal como uma garagem de auv ou de auv que é suspensa a partir de um local subaquá-tico lançando-se uma unidade de fechamento (38) através da água na carga útil (22). a unidade de fechamento (38) conduz um cabo de suspensão (20) em direção à carga útil (22). a unidade de fechamento (38) é então fixada à carga útil (22) e a carga útil (22) é suspensa usando-se tensão aplicada por meio do cabo de suspensão (20) através da unidade de fechamento (38). a unidade de fechamento (38) também pode ser usada em um cabo de suspensão (20) para abaixar uma carga útil (22) e então liberar a carga útil (22) em um local subaquático. o cabo de suspensão (20) é suportado por um guincho compensador de içamento - (12) sobre uma embarcação de superfície que efetua o movimento de eixo geométrico z da unidade de fechamento (38). o guincho (12) mantém a tensão sobre o cabo de suspensão (20) para impedir o cabo de suspensão (20) de cair sobre a carga útil (22).

Description

MÉTODO PARA SUSPENDER UMA CARGA ÚTIL A PARTIR DE UM LOCAL SUBAQUÁTICO, SISTEMA PARA RECUPERAR UMA CARGA ÚTIL A PARTIR DE UM LOCAL SUBAQUÁTICO E EMBARCAÇÃO DE SUPERFÍCIE

[001] A presente invenção refere-se à distribuição e recuperação das cargas úteis para e a partir de locais submarinos, o que inclui o fundo do mar e locais de águas intermediárias. A presente invenção possui aplicação particular nos sistemas de lançamento e recuperação (LARS) para veículos submersíveis usados em operações de engenharia em águas profundas, tais como veículos autônomos e subaquáticos (AUVs).

[002] Um exemplo de LARS para um AUV é descrito em nosso pedido de patente anterior publicado como GB 2453645. Neste caso, um AUV é instalado sobre uma estação submersível, a qual também pode ser descrita como uma doca ou garagem para o AUV. A estação, com o AUV fechado na mesma, é oscilada para fora a partir de uma embarcação de suporte em um guincho de cabo e é abaixada rapidamente dentro da água. Neste sentido, é vantajoso minimizar o tempo gasto transitando pela turbulenta zona supralitoral perto da superfície da água. Contudo, cargas brutas podem ser causadas pela frouxidão do cabo de suspensão quando o AUV/composição da estação transita pela zona supralitoral em condições de alto mar.

[003] Depois de deixar a zona supralitoral, o AUV/composição da estação é abaixado até um local fixo no fundo do mar a partir donde o AUV irá posteriormente se soltar da a estação para executar a sua missão. A atracagem da estação no fundo do mar pode ser temporizada para minimizar os efeitos da moção de içamento da embarcação de suporte, porém, cargas de choque transmitidas durante a atracagem tanto no cabo de suspensão quanto no AUV/composição da estação podem ser ainda consideráveis. Portanto, absorvedores de choque podem ser necessários na parte inferior da estação.

[004] Uma vez atracado, o cabo de suspensão é afrouxado para desconectar a estação da moção causada pela embarcação de suporte, porém, isso exige um dispositivo de flutuação para manter o cabo de suspensão acima da estação para minimizar o risco de interferência entre o cabo de suspensão e a estação.

[005] No fim da missão ou em intervalos durante a sua missão, o AUV retornará de maneira típica para a estação para recuperação, armazenagem ou recarga. Até que isso aconteça, a estação pode ser levada para a embarcação de suporte para uma subsequente redeposição em outro lugar ou no mesmo local, ou a mesma pode ser desconectada da embarcação de suporte e deixada no local original de atracagem no fundo do mar para ser recuperada posteriormente.

[006] A desconexão da estação, de maneira típica usando um ROV ou liberação acústica, libera a embarcação de suporte para outras tarefas enquanto o AUV executa a sua missão. No entanto, reconexão exige um ROV e apresenta o desafio de localizar a estação e efetuar a reconexão em condições frequentemente adversas no mar.

[007] Quando a estação deve ser eventualmente recuperada do fundo do mar, o qual é comumente composto por lama macia dentro da qual a estação tende a ser embutida, pode ser necessário superar as forças de adesão ou sucção existentes entre a estação e o fundo do mar. Isso pode aumentar a gravidade das cargas brutas no cabo de suspensão quando a estação se solta do fundo do mar.

[008] Um documento mais antigo da técnica anterior, GB 2004818, mostra que um "moonpool" pode ser anexado e encaixado em uma embarcação de suporte com uma plataforma flutuante para reduzir o impacto das ondas durante o lançamento de um veículo submersível. No entanto, esta solução exige que uma embarcação seja adaptada especialmente com altos custos. Quando uma embarcação não possui um "moonpool", a GB 2004818 não pode solucionar o problema de moção onda.

[009] O WO 01/21476 descreve um aparelho e métodos para recuperar um AUV de águas intermediárias, no qual um veículo com trava de lançamento e equipado com propulsor é amarrado em um sistema submarino de gerenciamento de corda, o qual por sua vez é suspenso a partir de uma embarcação de superfície. O içamento da embarcação é compensado pela frouxidão na corda entre o veículo com trava e o sistema submerso de gerenciamento de corda. No entanto, os impactos do içamento não são eliminados: o movimento relativo entre um sistema de gerenciamento de corda e a carga útil é simplesmente minimizado pela frouxidão ou enrolamento da corda no momento apropriado. Isso pode compensar o içamento quando o veículo com trava estiver se conectando ao AUV de águas intermediárias, no entanto, isso não eliminará os efeitos de içamento quando o trinco conectado e o AUV forem levados de volta para um sistema de gerenciamento de corda. Consequentemente, o sistema do WO 01/21476 como um todo não compensa o içamento da embarcação de superfície.

[0010] A US 7.854.569 descreve um veículo com trava de lançamento e equipado com propulsor para capturar e recuperar UAVs. Essa patente está primariamente destinada à transferência de dados entre o veículo de lançamento e o UAV e não trata do controle de tensão no cabo de suspensão.

[0011] A US 3.779.195 descreve um aparelho e métodos para recuperar objetos submersos tais como submarinos danificados. Essa patente não descreve um veículo equipado com propulsor, pois a mesma usa um dispositivo que é guiado até o objeto através da captura e acompanhamento de um cabo mensageiro instalado a partir do objeto. Um guincho em constante tensão é descrito, porém, o mesmo não é capaz de compensar o içamento da embarcação de superfície.

[0012] A EP 1125838 descreve um veículo de superfície equipado com propulsor para recuperar um veículo subaquático, porém, ele opera apenas quando o veículo subaquático está na superfície.

[0013] É contra esses antecedentes que a presente invenção foi concebida.

[0014] De certa forma, a invenção pode ser expressa como um método para suspender uma carga útil tal como uma garagem de AUV ou de AUV a partir de um local subaquático, o que compreende: lançar uma unidade de fechamento através da água até a carga útil, a unidade de fechamento sendo fixada a um cabo de suspensão para conduzir o cabo de suspensão em direção à carga útil; fixar a unidade de fechamento na carga útil; e suspender a carga útil usando a tensão aplicada por meio do cabo de suspensão via a unidade de fechamento; no qual o cabo de suspensão é apoiado por um guincho compensador de içamento sobre uma embarcação de superfície. As cargas brutas durante a liberação da carga útil de um local no fundo do mar podem ser minimizadas aumentando-se a tensão de modo progressivo através do cabo de suspensão.

[0015] Nas modalidades preferidas que serão descritas, lançar a unidade de fechamento compreende mover a unidade de fechamento horizontalmente em eixos geométricos x e/ou y para alinhar a unidade de fechamento acima da carga útil antes da fixação. A unidade de fechamento pode ser movida em um eixo geométrico z em direção à carga útil removendo o cabo de suspensão do guincho durante o movimento da unidade de fechamento nos eixos geométricos x e/ou y. Neste sentido, a unidade de fechamento pode ser convenientemente abaixada a partir da embarcação de superfície no cabo de suspensão e suspensa na água a partir do cabo de suspensão com flutuabilidade negativa.

[0016] O uso de um guincho compensador de içamento permite que a unidade de fechamento seja guiada e docada com a carga útil de um modo controlado e preciso, sem variações inesperadas na posição do eixo geométrico z da unidade de fechamento. Quando o guincho determinar um posicionamento do eixo geométrico z de modo que a unidade de fechamento fique sobre um cabo esticado de suspensão, isso pode ser contrastado com os arranjos do tipo umbilical frouxo da técnica anterior que voam no eixo geométrico z.

[0017] As posições subaquáticas da unidade de fechamento e da carga útil podem ser determinadas por técnicas conhecidas e a unidade de fechamento pode ser então lançada durante o monitoramento da sua mudança de posição para convergir com a posição da carga útil.

[0018] A compensação de içamento efetuada pelo guincho é adequadamente ativada quando a unidade de fechamento está em uma posição de águas intermediárias perto, porém, verticalmente espaçada da carga útil.

[0019] Durante a detecção da fixação da unidade de fechamento na carga útil, o guincho aplica de maneira vantajosa tensão ao cabo de suspensão para impedir o cabo de suspensão cair sobre a carga útil. Para este propósito, a tensão local pode ser detectada em uma porção do cabo de suspensão firmemente adjacente à carga útil para controlar o guincho. Por exemplo, um sensor de tensão do cabo de suspensão pode estar adjacente ou integrado com a unidade de fechamento.

[0020] A unidade de fechamento também pode ser usada para abaixar uma carga útil em um local subaquático a partir do qual a carga útil é subsequentemente suspensa ou recuperada. Sendo assim, o método de suspensão da invenção pode ser precedido da ação de abaixar a carga útil no local subaquático fixado à unidade de fechamento fixado, por sua vez, até o cabo de suspensão; desprender a unidade de fechamento a partir da carga útil; e suspender o espaço da unidade de fechamento da carga útil usando o cabo de suspensão. Durante o abaixamento da carga útil através de uma zona supralitoral perto da superfície, o método compreende de maneira preferida restringir o movimento do cabo de suspensão, por exemplo, usando uma roldana compensada por mola suportada por uma embarcação de superfície.

[0021] O conceito da invenção engloba uma unidade de fechamento equipada com um propulsor que é controlável através da água até uma carga útil em um local subaquático, a unidade de fechamento tendo uma fixação para conduzir um cabo de suspensão em direção à carga útil e uma formação de trinco para fixar a unidade de fechamento na carga útil e sendo disposta para transmitir a tensão de suspensão a partir do cabo de suspensão para a carga útil através da fixação e da formação de trinco para recuperar a carga útil. A fixação é adequadamente disposta em um lado da unidade de fechamento e a formação de trinco é disposta em um lado oposto da unidade de fechamento para transmitir a tensão do cabo de suspensão através da unidade de fechamento para a carga útil.

[0022] O conceito da invenção também encontra expressão em um sistema para recuperar uma carga útil a partir de um local subaquático, o sistema compreendendo: a unidade de fechamento da invenção fixada a um cabo de suspensão; um guincho compensador de içamento para liberar o cabo de suspensão e abaixar a unidade de fechamento em direção à carga útil; um aparelho de detecção de posição para detectar posições subaquáticas da unidade de fechamento e a carga útil; e um aparelho de controle atuando sobre o guincho e a unidade de fechamento para direcionar a unidade de fechamento para a carga útil. O aparelho de controle é adequadamente disposto para controlar um ou mais propulsores da unidade de fechamento e mover a unidade de fechamento nos eixos geométricos x e/ou y e para controlar o guincho para abaixar a unidade de fechamento em um eixo geométrico z removendo o cabo de suspensão do guincho.

[0023] O conceito da invenção também se estende a uma embarcação de superfície para suporte, a qual opera ou está designada para operar o método da invenção ou que possui o sistema da invenção.

[0024] Em virtude da invenção, uma carga útil submarina pode ser abaixada, facilmente localizada e elevada em várias condições marítimas e ao mesmo tempo minimiza as forças transientes sofridas pela carga útil e pelo cordame que suporta a carga útil. Uma embarcação de suporte exige o mínimo de modificação para beneficiarse da invenção. O aparelho da invenção é econômico em comparação com as mudanças na arquitetura de uma embarcação de suporte tal como um moonpool anexado conforme proposto na GB 2004818.

[0025] Algumas soluções providas pela invenção podem ser usadas de forma independente para uma unidade com trava de lançamento, embora as mesmas proporcionem benefícios sinérgicos quando usadas em conjunto:

[0026] Restringir o movimento do cabo de suspensão reduz cargas de lançamento causadas pelo cabo frouxo durante o abaixamento da carga útil através da zona supralitoral;

[0027] A compensação de içamento feita pelo guincho deposita a carga útil no fundo do mar ou sobre outra superfície submarina de um modo controlado e permite que a carga útil seja docada e suspensa com um movimento gentil e preciso;

[0028] A estabilização a tensão através do guincho mantém o cabo de suspensão livre da carga útil enquanto a carga útil está no fundo do mar ou em outra superfície submarina; e

[0029] Depois da atracagem, o aumento gradual da tensão no cabo de suspensão suspende a carga útil a partir do fundo do mar ou de outra superfície submarina de um modo controlado e controla qualquer carga adicional causada quando a carga útil fica presa em fundo do mar enlameado.

[0030] Tanto no WO 01/21476 quanto na US 7854569 observados acima, os pacotes a serem recuperados estão em águas intermediárias. Por outro lado, as aplicações preferidas da invenção referem-se à distribuição e recuperação de um pacote no fundo do mar. Nesse contexto, o uso de guinchos compensadores de içamento, a restrição das cargas e/ou dos sistemas com tensão constante garante uma instalação e recuperação segura através da zona supralitoral, uma atracagem do pacote no fundo do mar de um modo controlado, a liberação do mesmo e subsequentemente a reconexão e suspensão do pacote a partir do fundo do mar de um modo controlado, desfazendo ao mesmo tempo qualquer adesão ou sucção.

[0031] Para que a invenção possa ser mais prontamente compreendida, referência será feita agora, apenas a título de exemplo, aos desenhos em anexo nos quais:

[0032] A Figura 1 é uma vista lateral esquemática de uma primeira modalidade da invenção em uso, durante o abaixamento de uma cesta de AUV a partir de uma embarcação de suporte no fundo do mar;

[0033] A Figura 2 é uma vista lateral esquemática de uma segunda modalidade da invenção em uso, durante o abaixamento de uma unidade com trava de lançamento a partir de uma embarcação de suporte para docar com uma cesta de AUV previamente colocada no fundo do mar;

[0034] A Figura 3 é uma vista lateral esquemática ampliada da unidade de fechamento e da cesta de AUV da Figura 2 enquanto as mesmas estão encaixadas uma na outra, logo antes da cesta de AUV ser depositada no fundo do mar;

[0035] A Figura 4 corresponde à Figura 3, porém, a mesma mostra a unidade de fechamento desencaixada e retornando para a embarcação de suporte depois que a cesta de AUV tinha sido depositada no fundo do mar;

[0036] A Figura 5 corresponde à Figura 4, porém, a mesma mostra uma unidade de fechamento retornando e se aproximando da cesta de AUV para recuperação;

[0037] A Figura 6 corresponde à Figura 5, porém, a mesma mostra a unidade de fechamento chegando perto da cesta de AUV devido ao movimento nos eixos geométricos x, y ocorrido enquanto a mesma está sendo abaixada;

[0038] A Figura 7 corresponde à Figura 6, porém, a mesma mostra a unidade de fechamento alinhada com o AUV cesta depois do movimento final nos eixos geométricos x, y e consequentemente, enquanto a mesma está sendo preparada para docagem, uma posição também mostrada na Figura 2;

[0039] A Figura 8 corresponde à Figura 7, porém, a mesma mostra a unidade de fechamento docada com a cesta de AUV, a qual está, portanto, pronta para a recuperação na embarcação de suporte; e

[0040] A Figura 9 é uma vista frontal esquemática de uma unidade de controle que mostra os controles e telas que podem ser apresentados ao piloto que controla o movimento da unidade de fechamento em uso.

[0041] Dois métodos de acordo com a invenção serão descritos abaixo em detalhes. Ambos usam uma garagem de AUV ou uma cesta entregue no fundo do mar como um exemplo de carga útil, embora a invenção possa ser usada com outras cargas úteis que exijam distribuição ou recuperação a partir do fundo do mar ou de outros locais submarinos, o que inclui locais de águas intermediárias. Em cada caso, o local submarino é totalmente subaquático ou de subsuperfície, de modo que a carga útil fique completamente submersa enquanto estiver conectada a um cabo de suspensão nesse local.

[0042] O primeiro método deixa a carga útil fixada a um cabo de suspensão e é descrito com referência à Figura 1. Onde a carga útil é uma cesta de AUV como neste exemplo, a cesta pode simplesmente lançar e/ou recuperar um AUV (não mostrado) durante uma breve estadia no fundo do mar, onde a cesta permanece conectada à embarcação de suporte através do cabo de suspensão.

[0043] O segundo método descrito com referência às Figuras de 2 a 9, é uma extensão do primeiro método. Ele permite que uma carga útil seja deixada no fundo do mar ou liberada em outro local submarino - o que inclui águas intermediárias – para coleta ou recuperação em um momento posterior. Isso é apropriado quando a carga útil for uma cesta de AUV com garagem ou instalações de docagem, a qual deve ser deixada no fundo do mar e para a qual um AUV pode retornar periodicamente para proteção, troca ou recarga, e eventualmente para recuperação.

[0044] Com referência primeiramente à Figura 1 dos desenhos, uma embarcação de suporte 10 possui um guincho ativo compensador de içamento 12 montado sobre o seu convés 14. O guincho 12 é acionado por um pacote de energia 16 controlado por um controlador de guincho 18. O guincho 12 atua sobre um cabo de suspensão 20 que é feito tipicamente de cabo de aço, no entanto, ele poderia ser feito de outros materiais. O cabo de suspensão 20 possui núcleos de energia e comunicações em sua parte interna, os quais servem como um cabo umbilical.

[0045] O cabo de suspensão 20 suporta uma carga útil, neste caso uma cesta 22 para um AUV. O cabo de suspensão 20 conduz um pino da carga 24 perto da cesta 22 que detecta a tensão local no cabo de suspensão 20 para uso no controle do guincho 12, conforme será explicado a seguir. No entanto, em essência, a cesta 22 é conectada diretamente ao cabo de suspensão 20 de um modo que transmite tensão a partir do cabo de suspensão 20 para a cesta 22 sem um cabo umbilical intermediário ou outra fita elástica.

[0046] A embarcação 10 possui um guindaste de lançamento e recuperação 26 que suporta a roldana 28 sobre a qual o cabo de suspensão 20 percorre e onde ele se estende a partir do guincho 12 até a cesta 22. A roldana 28 possui compensadores embutidos com mola amortecedora para manter as cargas brutas dentro dos limites operacionais seguros para o cabo de suspensão 20. Um trinco 30 associado com a roldana 28 suporta o peso da cesta 22 quando a mesma é erguida acima da superfície 32.

[0047] Em uma operação de lançamento, o guindaste 26 ergue a cesta 22 por cima da lateral da embarcação 10 enquanto a cesta 22 permanece fixado à a roldana 28 pelo trinco 30. A carga da cesta 22 é então transferida para o guincho 12 através do cabo de suspensão 20 e depois disso o trinco 30 é aberto e a cesta 22 é abaixada através da zona supralitoral 34 à medida que o guincho 12 libera o cabo de suspensão 20. As cargas brutas causadas pela frouxidão no cabo de suspensão 20 quando a cesta 22 transita pela zona supralitoral 34 em condições de alto mar são mitigadas pelas molas amortecedoras da roldana 28.

[0048] A cesta 22 é abaixada até que a mesma esteja perto do fundo do mar 36, de maneira típica em uma altitude de vinte metros. Nesse estágio, o modo ativo de compensação de içamento (AHC) é ligado no controlador de guincho 18. No modo AHC, o movimento da embarcação é medido por um sensor de moção no controlador de guincho 18 e o guincho 12 é acionado pelo pacote de energia 16 para neutralizar essa moção, mantendo a cesta 22 em uma altitude substancialmente fixa acima do fundo do mar 36 quando a embarcação 10 é erguida.

[0049] Com compensação continuada para a moção de içamento da embarcação 10 no modo AHC, a cesta 22 é então abaixada lentamente sob controle manual ou automático em direção ao fundo do mar 36. Quando a cesta 22 chega no fundo do mar 36, o controlador de guincho 18 é ativado manual ou automaticamente no modo AHC de tensão constante. Nesse modo, a compensação de içamento ativo continua, porém, o pino da carga 24 provê um sinal de acionamento inclinado para o sistema do controlador de guincho AHC 18, de modo que uma carga predeterminada seja mantida no cabo de suspensão 20. Isso garante que o cabo de suspensão 20 não caia em cima da cesta 22.

[0050] Para recuperar a cesta 22, uma função de arranque é habilitada no controlador de guincho 18. Inicialmente, o controlador de guincho 18 opera o guincho 12 no modo AHC. A função de arranque lentamente aumenta a tensão no cabo de suspensão 20, a qual é medida pelo pino da carga 24 até que a cesta 22 descarregue no fundo do mar 36. Esse aumento lento na tensão do cabo de suspensão 20 garante que a resistência ao movimento da cesta 22 causado pela adesão ou sucção entre a cesta 22 e o fundo do mar 36 seja superada de modo progressivo. Isso reduz a tensão máxima que deve ser aplicada por meio do cabo de suspensão 20 para remover a cesta 22 do fundo do mar e garante que apenas uma quantidade suficiente de tensão seja aplicada para tal finalidade. Desse modo, as cargas brutas do cabo de suspensão 20 são reduzidas quando a cesta 22 se solta.

[0051] Quando a cesta 22 atinge uma altitude suficiente acima do fundo do mar 36, o modo AHC pode ser desativado no controlador de guincho 18. A cesta 22 pode ser então erguida até a superfície 32 e devolvida ao encaixe com o trinco 30 of a roldana 28 for recuperação para o convés 14 da embarcação 10.

[0052] Com referência agora às Figuras de 2 a 9, o sistema mostrado naqueles desenhos é uma evolução do sistema mostrado na Figura 1; numerais semelhantes são usados para partes semelhantes.

[0053] As Figuras de 2 a 8 mostram uma unidade com trava de lançamento 38 na extremidade do cabo de suspensão 20 o qual pode ser travado e destravado a partir da cesta 22. Isso permite que a cesta 22 seja deixada no fundo do mar 36 enquanto a embarcação 10 vai embora e que seja subsequentemente recuperada de volta na embarcação (a qual obviamente não precisa ser a mesma embarcação) quando necessário.

[0054] A unidade de fechamento 38 e a cesta 22 possuem partes complementares de trinco 40, 42 para essa finalidade, a saber, uma parte fêmea do trinco com abertura para baixo 40 em um lado inferior da unidade de fechamento 38 e uma parte macho do trinco 42 que se projeta para cima a partir de um lado superior da cesta 22. Outras configurações de trinco são possíveis dependendo das exigências detalhadas do modelo; por exemplo, a parte fêmea do trinco poderia ter uma abertura invertida, ou seja, virada para cima.

[0055] A parte macho do trinco 42 é um botão com um cabeçote alargado e afilado para cima 44 que se encaixa com as garras giratórias 46 da parte fêmea do trinco 40. O estado encaixado é mostrado nas Figuras 2 e 8. As garras 46 giram para receber o cabeçote 44 do botão durante o encaixe da unidade de fechamento 38 com a cesta 22 e são giradas novamente para liberar o cabeçote 44 quando o desencaixe é requerido, conforme mostrado na Figura 3.

[0056] Conforme anteriormente mencionado, um pino da carga 24 é disposto sobre o cabo de suspensão 20 para permitir ao controlador de guincho 18 controlar a tensão local no cabo de suspensão 20 através do guincho 12. Neste caso, o pino da carga 24 está posicionado acima da unidade de fechamento 38. No entanto, o pino da carga 24 poderia ser incorporado à unidade de fechamento 38. Novamente, a cesta 22 é conectada ao cabo de suspensão 20 de um modo que transfere a tensão a partir do cabo de suspensão 20 para a cesta 22 sem um cabo umbilical intermediário ou outra fita elástica, embora neste caso isso ocorra através da unidade de fechamento 38.

[0057] A unidade de fechamento 38 compreende propulsores reversíveis 48 dispostos em pares que atuam sobre eixos geométricos paralelos e geralmente horizontais, através dos quais a unidade de fechamento 38 pode ser movida, controlada, orientada e submergida em um plano horizontal definido pelos eixos geométricos x- e y-. Embora apenas um par de propulsores 48 esteja visível nos desenhos, poderia haver mais de um par de propulsores 48. Por exemplo, quatro propulsores 48 dispostos em dois pares atuando sobre os eixos geométricos mutuamente ortogonais permitiriam a existência de propulsão em cada direção sem a necessidade de alterar o direcionamento da unidade de fechamento 38.

[0058] Embora a unidade de fechamento 38 pudesse ter uma habilidade adicional para aplicar propulsão verticalmente e se mover para cima e para baixo na coluna de água, prevê-se que o movimento do eixo geométrico vertical z da unidade de fechamento 38 pode ser efetuado principalmente ou exclusivamente através da moção do cabo de suspensão 20 com o guincho 12.

[0059] A unidade de fechamento 38 possui um módulo de controle de bordo 50 com sensores de direcionamento, profundidade e altitude. Com o feedback desses sensores do módulo de controle 50, o movimento da unidade de fechamento 38 é controlado pelo piloto que opera um joystick 52 de uma unidade de controle 54 na embarcação 10. A unidade de controle 54 é mostrada esquematicamente na Figura 9. A unidade de fechamento 38 é conectada à unidade de controle 54 por uma conexão umbilical de dados integrada ao cabo de suspensão 20.

[0060] A operação da unidade de controle 54 é conectada à operação do controlador de guincho 18 para sincronizar as ações dos mesmos quando necessário, por exemplo, operando-se o guincho 12 para efetuar o movimento de eixo geométrico z da unidade de fechamento 38 quando um piloto mover o joystick 52 da unidade de controle 54 devidamente.

[0061] A unidade de fechamento 38 também compreende uma câmera filmadora 56 em seu lado inferior e que fornece um sinal de vídeo para a unidade de controle 54 exibir para o piloto em um monitor 58 na unidade de controle 54. Essa exibição de vídeo é usada para auxiliar na docagem final da unidade de fechamento 38 com a cesta 22 possibilitando ao piloto alinhar a parte fêmea do trinco 40 com o cabeçote 44 do botão. O lado inferior da unidade de fechamento 38 também possui uma luz 60 para essa finalidade.

[0062] A posição da unidade de fechamento 38 quando a mesma está submersa é sinalizada por um receptor-transmissor acústico 62 carregado pela unidade de fechamento 38. A cesta 22 também possui um receptor-transmissor 64. As posições de ambos os receptorestransmissores 62, 64 são adequadamente determinadas por um sistema de posicionamento acústico tal como um sistema USBL ("ultra-short baseline") 66 carregado pela embarcação 10. As posições relativas dos receptores-transmissores 62, 64 são exibidas de modo conveniente para o piloto na tela de navegação 68 da unidade de controle 54. A tela de navegação 68 permite ao piloto comandar a unidade de fechamento 38 em direção a um receptor-transmissor estacionário 64 da cesta 22 nos eixos geométricos x, y quando a unidade de fechamento 38 é abaixada no eixo geométrico z pelo guincho 12 liberando o cabo de suspensão 20. Uma tela de profundidade 70 também é provida na unidade de controle 54.

[0063] Desse modo, esse segundo método da invenção emprega a unidade de cesta com trava de lançamento 38 que pode ser usada para deixar a cesta 22 no fundo do mar 36. Na realidade, a unidade de fechamento 38 é uma trava ou um gancho controlável encaixado na extremidade do cabo de suspensão 20, o qual pode ser propelido nos eixos geométricos x, y à medida que o mesmo se move no eixo geométrico z. A condução nos eixos geométricos x, y durante o abaixamento até o eixo geométrico z orienta de modo eficaz a unidade de fechamento 38 até a cesta 22 dentro de um volume cônico com afilamento virado para baixo.

[0064] O processo de lançamento do segundo método reflete o processo do primeiro método até que a cesta 22 esteja no fundo do mar 36, com exceção de que neste caso a cesta 22 inicialmente se fixa ao trinco da roldana 28 indiretamente através da unidade de fechamento 38. A Figura 3 mostra a cesta 22 chegando no fundo do mar 36.

[0065] Durante a atracagem no fundo do mar 36, as partes do trinco 40, 42 são desencaixadas para remover a unidade de fechamento 38 da cesta 22 e a unidade de fechamento 38 é suspendida a partir da cesta 22 conforme mostrado na Figura 4. Quando existe espaço suficiente entre a unidade de fechamento 38 e a cesta 22, o modo AHC pode ser desativado e a unidade de fechamento 38 pode ser então recuperada na embarcação 10 enrolando-se o cabo de suspensão 20 no guincho 12.

[0066] Quando a cesta 22 está para ser recuperada conforme mostrado na sequência das Figuras de 5 a 8, a embarcação 10 é posicionada sobre a cesta 22 usando-se técnicas conhecidas, tal como um sistema de posicionamento acústico USBL baseado na embarcação 66, o qual detecta o receptor-transmissor 64 na cesta 22. A unidade de fechamento 38 é abaixada até a posição perto da posição da cesta 22, novamente de maneira típica dentro de vinte metros da separação vertical. Uma comparação é feita entre as posições dos receptorestransmissores 62, 64 na unidade de fechamento 38 e a cesta 22 e as suas posições relativas nos eixos geométricos x, y são exibidas para o piloto na tela de navegação 68 da unidade de controle 54, conforme mostrado na Figura 9.

[0067] Em seguida, com o modo AHC ativado no guincho 12 para compensar a moção de içamento da embarcação 10, o piloto usa o joystick 52 e a tela de navegação 68 da unidade de controle 54 para conduzir a unidade de fechamento 38 nos eixos geométricos x, y. Os pontos mostrados na tela de navegação 68 exibidos na Figura 9 representam os receptores-transmissores 62, 64 na unidade de fechamento 38 e na cesta 22 e o objetivo inicial do piloto é fazer o alinhamento desses pontos. O piloto também visualiza a tela de profundidade 70 e o monitor 58 além da tela de navegação 68 para observar quando a cesta 22 torna-se visível abaixo da unidade de fechamento 38.

[0068] A unidade de fechamento 38 é acionada ativamente para fechar lacuna nos eixos geométricos x, y entre os receptorestransmissores 62, 64 da unidade de fechamento 38 e da cesta 22, durante o abaixamento da unidade de fechamento 38 ao longo do eixo geométrico z liberando o cabo de suspensão 20 a partir do guincho 12. Desse modo, a unidade de fechamento 38 é movida em direção à cesta 22 à medida que a unidade de fechamento 38 desce. O cabo de suspensão 20 pode ser então travado na cesta 22 através da unidade de fechamento 38, usando a câmera filmadora 56 e a luz 60 para guiar a aproximação final da unidade de fechamento 38 até a cesta 22.

[0069] Assim que a unidade de fechamento 38 é travada na cesta 22, o controlador de guincho 18 é ativado no modo de tensão constante AHC para manter a tensão do cabo de suspensão 20. Isso impede o cabo de suspensão 20 de cair em cima da cesta 22. A cesta 22 é então recuperada do fundo do mar 36 e levada para a embarcação 10 do mesmo modo descrito no primeiro método acima.

[0070] Inúmeras variações são possíveis dentro do conceito da invenção. Por exemplo, conforme observado acima, a invenção pode ser usada para entregar uma carga útil ou para recuperar uma carga útil a partir de um local submarino que não seja o fundo do mar, tal como um local de águas intermediárias. Isso pode ser útil para depositar ou recuperar um veículo submarino tal como um AUV para ou a partir de qualquer lugar na coluna de água, caso o veículo esteja encaixado com um receptor-transmissor apropriado.

[0071] Além disso, a princípio, seria possível para a unidade de fechamento 38 determinar a posição relativa da cesta 22 através do receptor-transmissor 64 ou de outra forma para conduzir essa informação de posição relativa de volta para a unidade de controle 54.

[0072] A invenção pode ser usada para depositar vários pacotes comuns e para recuperá-los a partir do fundo do mar ou de outros locais subaquáticos. Por exemplo, a invenção pode ser usada para depositar múltiplos pacotes que devem ser embalados no fundo do mar ou sobre uma estrutura subaquática. Outro exemplo de uma carga útil que pode ser depositada e recuperada pela invenção é um veículo controlado remotamente ou do tipo rastreador autônomo que opera no fundo do mar.

Claims

Método para suspender uma carga útil (22) a partir de um local subaquático compreendendo:
lançar uma unidade de fechamento (38) através da água na carga útil (22), a unidade de fechamento (38) sendo fixada a um cabo de suspensão (20) suportado por um guincho (12) sobre uma embarcação de superfície (10) para conduzir o cabo de suspensão (20) em direção à carga útil (22);
fixar a unidade de fechamento (38) na carga útil (22); e
suspender a carga útil (22) usando tensão aplicada por meio do cabo de suspensão (20) através da unidade de fechamento (38);
caracterizado pelo fato de que o guincho (12) que suporta o cabo de suspensão (20) é um guincho compensador de içamento.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que lançar a unidade de fechamento (38) compreende mover a unidade de fechamento (38) horizontalmente nos eixos geométricos x e/ou y para alinhar a unidade de fechamento (38) acima da carga útil (22) antes da fixação.
Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende abaixar a unidade de fechamento (38) sobre um eixo geométrico z em direção à carga útil (22) removendo o cabo de suspensão (20) do guincho (12) durante o movimento da unidade de fechamento (38) nos eixos geométricos x e/ou y.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende determinar as posições subaquáticas da unidade de fechamento (38) e da carga útil (22) e lançar a unidade de fechamento (38) durante o monitoramento da sua mudança de posição para convergir com a posição da carga útil (22).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a unidade de fechamento (38) é suspensa a partir do cabo de suspensão (20) com flutuabilidade negativa.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a compensação de içamento pelo guincho (12) é ativada quando a unidade de fechamento (38) está em uma posição de águas intermediárias próxima, porém, verticalmente espaçada da carga útil (22).
Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende detectar a fixação da unidade de fechamento (38) na carga útil (22) e em resposta à fixação, aplicar tensão no cabo de suspensão (20) usando o guincho (12).
Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende detectar a tensão local em uma porção do cabo de suspensão (20) exatamente adjacente à carga útil (22) para controlar o guincho (12).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende aumentar a tensão através do cabo de suspensão (20), de modo progressivo para desprender a carga útil (22) do local no fundo do mar.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é precedido pelo abaixamento da unidade de fechamento (38) a partir da embarcação de superfície no cabo de suspensão (20).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é precedido pelo abaixamento da carga útil (22) até o local subaquático fixado à unidade de fechamento (38) fixado, por sua vez, ao cabo de suspensão (20); remover a unidade de fechamento (38) da carga útil (22); e suspender a unidade de fechamento (38) livre da carga útil (22) usando o cabo de suspensão (20).
Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende abaixar a carga útil (22) a partir da embarcação de superfície através de uma zona supralitoral (34) enquanto restringe-se o movimento do cabo de suspensão (20).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a carga útil (22) é um de AUV ou uma garagem de AUV.
Sistema para recuperar uma carga útil (22) a partir de um local subaquático, o sistema compreendendo:
um cabo de suspensão (20); e
uma unidade de fechamento (38) equipada com um propulsor fixado ao cabo de suspensão (20) e controlável, através da água, a uma carga útil (22) em um local subaquático, a unidade de fechamento (38) possuindo uma fixação para conduzir o cabo de suspensão (20) em direção à carga útil (22) e uma formação de fechamento (40) para fixar a unidade de fechamento (38) à carga útil (22) e sendo disposta para transmitir tensão de suspensão a partir do cabo de suspensão (20) até a carga útil (22) através da fixação e da formação de fechamento para recuperar a carga útil (22); e
caracterizado por um guincho compensador de içamento (12) para liberar o cabo de suspensão (20) para abaixar a unidade de fechamento (38) em direção à carga útil (22).
Sistema, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a fixação é disposta sobre um lado da unidade de fechamento (38) e a formação de fechamento (40) é disposta sobre um lado oposto da unidade (38) para transmitir tensão a partir do cabo de suspensão (20), através da unidade para a carga útil (22).
Sistema, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que compreende:
um aparelho de detecção de posição (50) para detectar as posições subaquáticas da unidade de fechamento (38) e a carga útil (22); e
um aparelho de controle (18, 54) que atua sobre o guincho (12) e a unidade de fechamento (38) para direcionar a unidade de fechamento (38) para a carga útil (22).
Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o aparelho de controle (18, 54) é disposto para controlar um ou mais propulsores (48) da unidade de fechamento (38) para mover a unidade de fechamento (38) nos eixos geométricos x e/ou y e para controlar o guincho (12) para abaixar a unidade de fechamento (38) sobre um eixo geométrico z removendo o cabo de suspensão (20) do guincho (12).
Sistema, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um sensor de tensão cabo de suspensão (24) adjacente ou integrado à unidade de fechamento (38) cujo sinal é usado pelo aparelho de controle para controlar o guincho (12).
Embarcação de suporte de superfície caracterizada pelo fato de que possui o sistema como definido em qualquer uma das reivindicações 14 a 18.