BR112018075097B1 - Trinco de conexão fraca - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um trinco de conexão fraca (uma trava de ligação fraca) para liberavelmente puxar (tracionar) um cabo (13) disposto em um conduíte (14). O trinco de conexão fraca é liberavelmente conectado para o conduíte (14), e seguramente conectado para o cabo (13). Em concordância com a presente invenção, uma pluralidade de braços (4, 5) se estende lateralmente a partir de um membro central (1) disposto para engatar o conduíte (14), com pelo menos um dos quais braços sendo um braço rotacionável (5, 19), rotacionável em torno de um eixo (6) a partir de uma posição estendida em engate bloqueado com o conduíte (14) para uma posição colapsada desengatada a partir do conduíte (14). Um pino de cisalhamento (7) é disposto entre o braço rotacionável (5, 19) e o membro central (1), o pino de cisalhamento (7) disposto para prevenir rotação do braço rotacionável (5, 19) a partir da posição estendida para a posição colapsada, referido pino de cisalhamento (7) possuindo uma força de ruptura pré-determinada, referida força de ruptura sendo uma força de cisalhamento devida para o fato da força rotacional a partir do braço rotacionável (5, 19).

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a cabos, em particular, a aparelhos e a métodos para tracionar cabos, tais como cabos offshore.

PANORAMA TÉCNICO

[002] Cabos, em particular, cabos utilizados na indústria offshore, podem ser extremamente longos e pesados. Este cabos têm que frequentemente ser tracionados a partir de uma localização para uma outra localização, requerendo grandes forças de tração de até diversas toneladas. Em determinadas aplicações, cabos são dispostos concentricamente no interior de um conduíte de proteção que tem que também ser tracionado juntamente com o cabo. Um exemplo de uma tal aplicação são cabos esticados entre turbinas de eólicas offshore e assemelhados.

[003] Um método de tracionar um cabo disposto no interior de um conduíte de proteção é o de simplesmente afixar o cabo no interior do conduíte de maneira que este cabo não se movimentará relativamente ao conduíte. Uma linha de tração pode, então, ser fixada justamente ao conduíte, e a integridade da disposição seguirá.

[004] Em muitas aplicações, entretanto, é necessário que o cabo seja livremente móvel na direção longitudinal no interior do conduíte. Por exemplo, quando um cabo é tracionado a partir da fundação de uma turbina eólica para uma outra turbina eólica, o conduíte de proteção é tracionado para e adentra uma abertura na base da fundação. O cabo interno, entretanto, tem que ser tracionado mais para cima no interior da fundação para um ponto de desligamento, frequentemente localizado em uma plataforma acima da superfície da água. Uma solução para este problema conhecido no estado da técnica é a de utilizar duas linhas de tração separadas: uma linha de tração para o conduíte de proteção e uma linha de tração (linha frequentemente mais longa) para o cabo. O conduíte é, por consequência, tracionado através da abertura utilizando sua linha de tração, e depois disso, o cabo é tracionado mais para cima para a fundação utilizando sua linha de tração. Esta solução possui muitas desvantagens, entretanto. A utilização de duas linhas de tração separadas aumenta custos, complexidade e chance de falha.

[005] Uma solução alternativa é a de utilizar uma linha de tração única com uma chamada disposição de conexão fraca. Um exemplo disso é a disposição que é descrita na patente EP 2.329.174. Como é mostrada na mesma, uma linha de tração única é conectada tanto ao conduíte de proteção quanto ao cabo interno por dois guias de cabo separados. Os guias de cabo possuem diferentes resistências à ruptura, com o guia fixado ao conduíte possuindo uma resistência à ruptura menor do que o guia fixado ao cabo. Em utilização, o conduíte é tracionado até que uma projeção sobre o mesmo suporta a abertura da fundação. O cabo é tracionado com força crescente até que o guia de cabo do conduíte sofra ruptura. Depois disso, o cabo pode ser tracionado para cima para a fundação utilizando seu guia mais forte.

[006] Uma desvantagem com a solução da patente EP 2.329.174 é a de que os guias de cabo podem sofrer ruptura com a força de tração em ambas as direções. Em um ambiente de mar profundo, o terreno irregular e outras situações podem resultar em forças de tração na direção oposta da direção intencionada o que rompe o guia de conduíte prematuramente. Em algumas situações, é desejável tracionar a disposição de volta na direção oposta para desvios corretos na colocação do cabo ou outras razões. Consequentemente, de maneira a evitar falha, os guias de cabo têm que ser superdimensionados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] A presente invenção tem como seu objetivo o de superar uma ou mais das desvantagens do estado da técnica, ou o de proporcionar uma solução de conexão fraca alternativa. Deveria ser compreendido que enquanto a presente invenção será descrita no contexto de um cabo offshore disposto no interior de um conduíte de proteção, a presente invenção é também útil para qualquer situação onde uma linha de tração única é utilizada para tracionar dois corpos separados, e onde uma diferente força de tração é necessitada para os corpos.

[008] Em concordância com um aspecto, a presente invenção proporciona um trinco de conexão fraca compreendendo um membro central alongado possuindo um ponto de conexão em uma extremidade dianteira para uma linha de tração e um ponto de conexão em uma extremidade traseira. Se projetando lateralmente a partir do membro central estão dois ou mais braços, pelo menos sendo rotacionáveis na direção da extremidade traseira, a partir da primeira posição de bloqueio estendida para uma segunda posição de liberação colapsada. Os braços, quando na posição de bloqueio estendida, são dispostos para engatar com um primeiro objeto tracionável, por exemplo, por engate de entalhes no objeto em si ou em uma peça de conexão. Uma linha de conexão conecta o ponto de conexão na extremidade traseira do membro central a um segundo objeto tracionável.

[009] Um pino de cisalhamento possuindo uma resistência à ruptura predeterminada segura o braço rotacionável na posição de bloqueio estendida. Por consequência, uma linha de tração única fixada ao membro central pode tracionar tanto o primeiro objeto quanto o segundo objeto por tanto tempo quanto a resistência à ruptura do pino de cisalhamento não seja excedida. Quando o primeiro objeto encontra uma resistência, por exemplo, quando este contata uma estrutura em uma primeira localização intencionada, a linha de tração pode, então, ser tracionada com força crescente até que o pino de cisalhamento sofra ruptura, o que possibilita que o braço rotacionável rotacione para a posição de liberação colapsada por intermédio do que os braços se desengatam do primeiro objeto. A linha de tração - conexão fraca desengatada - e linha de conexão podem, depois disso, juntamente continuar a tracionar o segundo objeto.

[0010] Em concordância com um aspecto, a presente invenção proporciona uma disposição para cabos de tração dispostos no interior de um conduíte externo de proteção entre turbinas de vento offshore ou outras estruturas. Os braços da conexão fraca, na posição de bloqueio estendida, engatam entalhes na superfície interior da extremidade dianteira de um segmento de tração cilíndrico na extremidade dianteira de um conduíte de proteção. O trinco de conexão fraca da presente invenção é conectado À dianteira do segmento como uma peça de nariz. Em concordância com este aspecto da presente invenção, o conduíte é tracionado para suporte com a abertura na base de uma fundação de turbina eólica. A linha de tração é, então, tracionada com força crescente até que o pino de cisalhamento sofra ruptura. A peça de nariz de conexão fraca, então, desengata do segmento de tração, e o cabo interno é tracionado adicionalmente para a fundação e para cima para um ponto de desligamento. Em concordância com um aspecto da presente invenção, um manto cônico é disposto em torno do corpo central, para formar uma peça de nariz útil para evitar captura ou a entrada de matéria estranha indesejada para o conduíte.

[0011] Em concordância com um aspecto da presente invenção, o um ou mais braços rotacionáveis possuem recursos para prevenção de rotação na direção da extremidade dianteira do membro central, por consequência, prevenindo que o pino de cisalhamento sofra ruptura se forças de tração vêm a partir da direção oposta da direção intencionada de tracionar. Tais recursos podem incluir uma seção de suporte sobre o braço que suporta o membro central na direção da extremidade dianteira, ou um dispositivo de obstrução que previne rotação na direção da extremidade dianteira do membro central. Desta maneira, somente forças de tração na direção para frente terão capacidade de ruptura do pino de cisalhamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] A presente invenção agora será descrita em detalhes, com referência às figuras acompanhantes, nas quais:

[0013] A Figura 1 é uma vista de seção transversal lateral do trinco de conexão fraca da presente invenção engatando um segmento de tração de um conduíte;

[0014] A Figura 2 é uma vista de seção transversal lateral da Figura 1, com o trinco de conexão fraca desengatando do segmento de tração;

[0015] A Figura 3 é uma vista de seção transversal lateral do trinco de conexão fraca da presente invenção em utilização para tracionar uma disposição de cabo em um conduíte para uma estrutura;

[0016] A Figura 4 é uma vista de elevação lateral de uma primeira concretização da presente invenção;

[0017] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma primeira concretização da presente invenção;

[0018] A Figura 6 é uma vista de elevação lateral de uma primeira concretização da presente invenção engatada com um objeto;

[0019] A Figura 7 é uma vista de elevação lateral de uma primeira concretização da presente invenção a partir da Figura 6, desengatada a partir do objeto;

[0020] A Figura 8 é uma vista de elevação lateral de uma segunda concretização da presente invenção;

[0021] A Figura 9 é uma vista em perspectiva de uma segunda concretização da presente invenção;

[0022] A Figura 10 é uma vista de elevação lateral de uma segunda concretização da presente invenção engatada com um objeto; e

[0023] A Figura 11 é uma vista de elevação lateral de uma segunda concretização da presente invenção a partir da Figura 10, desengatada do objeto.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0024] Em concordância com um aspecto e como é mostrado nas figuras, a presente invenção proporciona um trinco de conexão fraca compreendendo um membro central alongado (1). O membro central (1) possui um primeiro ponto de conexão (2) em uma extremidade dianteira do membro central (1), por exemplo, um furo ou anel de conexão. O membro central (1) possui um segundo ponto de conexão (3) em uma extremidade traseira do membro central (1).

[0025] Dois ou mais braços de bloqueio se projetam lateralmente a partir do membro central (1), pelo menos um dos quais é rotacionável. As Figuras 1 - 7 ilustram uma primeira concretização da presente invenção onde somente um de referidos braços é rotacionável. Em concordância com o aspecto da presente invenção, um braço rígido (4) se estende lateralmente sobre uma lateral do membro central (1) enquanto um braço rotacionável (5) se projeta a partir da lateral oposta do membro central (1). O braço rotacionável (5) é rotacionável em torno de um membro de eixo (6). O braço rígido (4) é, em concordância com um aspecto da presente invenção, uma extensão do material do membro central (1), mas pode alternativamente ser um componente separado rigidamente afixado para o membro central (1).

[0026] Um pino de cisalhamento (7) passa através de uma abertura no braço rotacionável (5) para o membro central (1). O pino de cisalhamento (7) possui uma força de ruptura predeterminada.

[0027] As extremidades dos braços de bloqueio, que em uma primeira posição, estendida e bloqueada, engatam entalhes (8) como se observa na Figura 7 sobre a superfície interior de um primeiro objeto tracionável (14, 9), como é mostrado na Figura 1 e na Figura 7, respectivamente. Os braços são segurados na posição bloqueada pelo pino de cisalhamento (7). Quando uma força de tração é exercida em uma direção de tração (10) intencionada por uma linha de tração (11) conectada ao primeiro ponto de conexão (2), o braço (5) tenderá a rotacionar em direção da extremidade traseira do membro central (1), por consequência, aplicando forças de cisalhamento contra o pino de cisalhamento (7). Quando a força de ruptura do pino de cisalhamento (7) é excedida, o pino de cisalhamento (7) sofrerá ruptura, possibilitando que o braço (5) rotacione em torno do eixo (6) para uma posição colapsada, desengatada, como é mostrado na Figura 2 e na Figura 7. O membro central (1) é, por consequência, livre para ser tracionado para fora do e passado o primeiro objeto (9). Uma linha de conexão (12) conecta um segundo objeto tracionável (13), que pode ser tracionado independentemente do primeiro objeto tracionável (9, 14).

[0028] Em concordância com um aspecto da presente invenção, o segundo objeto tracionável é um cabo (13) como é mostrado na Figura 3. Na concretização da presente invenção que é ilustrada na Figura 3, o primeiro objeto tracionável é um segmento de tração cilíndrico (14) fixado à extremidade dianteira de um conduíte de proteção (15) no qual é disposto o cabo (13). A linha de tração (11) traciona o trinco de conexão fraca engatado, e por consequência, o segmento de tração (14) e o cabo (13), para uma abertura na lateral de uma fundação offshore (16). O segmento de tração (14) possui um membro de suporte (17) que suporta a abertura na fundação offshore (16). A força de tração sobre a linha (11) é aumentada até que o pino de cisalhamento (7) rompa, e o braço de bloqueio rotacionável colapse para a posição desengatada. A linha (11), então, continua a tracionar o cabo (13) adicionalmente para a fundação offshore (16) e para cima até um ponto de desligamento (não mostrado), tipicamente em uma plataforma na fundação offshore (16) acima do nível de água.

[0029] Um manto cônico (18) é montado e torno do membro central (1) de maneira tal que o dispositivo de conexão fraca pode funcionar como uma peça de nariz para o segmento de tração (14). O manto cônico (18) ajuda a prevenir obstáculos e mantém matéria estranha de adentrar o conduíte (14).

[0030] As Figuras 8 - 11 mostram uma concretização alternativa da presente invenção, onde ambos os braços são braços rotacionáveis (19). Nesta concretização da presente invenção, o pino de cisalhamento (7) se estende através do membro central (1) e engata ambos os braços rotacionáveis (19). Quando uma força de tração é exercida na direção de tração (10), ambos os braços rotacionáveis (19) exercerão forças de cisalhamento contra o pino de cisalhamento (7) em uma forma assemelhado à tesoura.

[0031] Em concordância com um outro aspecto da presente invenção, os braços rotacionáveis, não importando se do tipo na primeira concretização da presente invenção e na segunda concretização da presente invenção, possuem recursos que previnem rotação no evento de uma força de tração sendo exercida a partir de uma direção de tração oposta (20). Em concordância com um aspecto da presente invenção, os recursos compreendem um entalhe angulado (21) sobre a face interna do braço rotacionável. Como pode ser apreciado a partir das Figuras 4 - 11, o entalhe é disposto de maneira tal que, quando os braços estão na posição estendida e bloqueada, uma borda à frente do entalhe suporta o membro central (1), por consequência, prevenindo rotação na direção da extremidade dianteira. O ângulo do entalhe permite, entretanto, rotação em direção da extremidade traseira, até que a borda traseira do entalhe a repouse contra o membro central. Alternativamente, os braços rotacionáveis podem ser formados como membros bifurcados, com o eixo de engate de extensão bifurcado (6) sobre as laterais opostas do membro central. O ponto dos braços a partir dos quais as bifurcações divergem são dispostos de maneira que uma borda à frente repousa contra o membro central na posição bloqueada prevenindo rotação em direção da extremidade dianteira, e uma fenda entre as bifurcações possibilita rotação em direção da extremidade traseira.

Claims (5)

1. Trinco de conexão fraca para simultaneamente puxar, em uma direção de puxar (10), um conduíte cilíndrico (14) e um cabo (13), o cabo (13) sendo disposto para ser longitudinalmente móvel no interior do conduíte (14), em que o trinco de conexão fraca é liberável a partir do conduíte (14) enquanto permanece seguramente conectado ao cabo (13), caracterizado pelo fato de que o trinco de conexão fraca compreende: a. um membro central alongado (1) tendo um eixo geométrico longitudinal se estendendo entre uma extremidade dianteira e uma extremidade traseira, um primeiro ponto de conexão (2) em uma extremidade dianteira e um segundo ponto de conexão (3) em uma extremidade traseira, o primeiro ponto de conexão (2) disposto para fixação em uma linha de tração (11) para tracionar em uma direção de tração (10) e o segundo ponto de conexão (3) disposto para conexão com o cabo (13); b. uma pluralidade de braços rígidos (4, 5) se estendendo lateralmente a partir do membro central (1) em uma direção radial com relação ao eixo geométrico, cada um dos braços rígidos (4, 5) tendo uma extremidade radialmente externa disposta, em uma primeira posição radialmente estendida, para engatar de maneira bloqueada uma ranhura (8) na superfície interior em uma extremidade dianteira do conduíte (14) e em que cada uma da pluralidade de braços rígidos tem uma porção de extremidade radialmente externa que está disposta em um plano comum com o eixo geométrico do membro central alongado, em que cada um dos braços é um braço rígido rotativo (5, 19), rotativo na direção da extremidade traseira do membro central alongado (1) em torno de um eixo (6) a partir da primeira posição estendida na qual os braços seguram o trinco de conexão fraca em engate de bloqueio com o conduíte (14) para uma segunda posição colapsada, na qual a rotação do braço provoca que o trinco de conexão fraca seja desengatado do conduíte (14), em que o eixo (6) conecta articuladamente cada braço rígido rotativo ao membro central em torno de um eixo geométrico de articulação comum que é perpendicular ao plano comum, e em que cada braço rígido rotativo é articulável em torno do eixo (6) a partir da primeira posição radialmente estendida na qual as extremidades radialmente externas dos braços rígidos rotativos estão em engate de bloqueio com a ranhura na superfície interior do conduíte para a segunda posição na qual as extremidades externas dos braços rígidos rotativos são desengatadas da ranhura na superfície interior do conduíte; e c. um pino de cisalhamento (7) disposto entre o braço rígido rotativo (5, 19) e o membro central alongado (1), o pino de cisalhamento (7) disposto para impedir a rotação do braço rígido rotativo (5, 19) em torno do eixo (6) a partir da posição estendida para a posição colapsada, o pino de cisalhamento (7) possuindo uma força de ruptura predeterminada, a força de ruptura sendo uma força de cisalhamento devido à força rotacional do braço rígido rotativo (5, 19), em que o pino de cisalhamento (7) está disposto entre os braços rotativos rígidos, passando através do membro central e é adaptado para manter cada um dos braços rotativos rígidos contra a rotação em torno do eixo (6) abaixo de um torque predeterminado aplicado pelos braços rotativos ao pino de cisalhamento e para permitir a articulação de cada braço rígido rotativo em torno do eixo (6) acima do torque predeterminado.

2. Trinco de conexão fraca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um braço rígido rotativo (5, 19) compreende uma porção de suporte (21) disposta para impedir a rotação do braço rotativo (5, 19) na direção do primeiro ponto de conexão (2).

3. Trinco de conexão fraca, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a porção de apoio (21) compreende um entalhe angulado no braço rotativo ou nos braços rotativos, uma extremidade dianteira do entalhe sendo disposta para suportar o membro central alongado (1) quando o pelo menos um braço rígido rotativo (5) está na posição estendida impedindo rotação na direção do primeiro ponto de conexão (2), o ângulo do entalhe permitindo rotação do pelo menos um braço rígido rotativo (5) na direção da posição colapsada.

4. Trinco de conexão fraca, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um manto cônico (18) disposto em torno do membro central alongado (1), o manto cônico (18) disposto para se conectar de maneira liberável à extremidade dianteira do conduíte (14) como uma peça de nariz.

5. Trinco de conexão fraca, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o segundo ponto de conexão (3) é disposto para ser conectado ao cabo (13) por intermédio de uma linha de conexão (12).