BRPI0621365A2 - navio semi-submersìvel e método para operar um navio semi-submersìvel - Google Patents

Abstract

NAVIO SEMI-SUBMERSìVEL E MéTODO PARA OPERAR UM NAVIO SEMI-SUBMERSìVEL. A presente invenção refere-se a um navio semi-submersível compreendendo pelo menos uma seção de casco inferior (22) que define um primeiro volume de deslocamento de água; uma estrutura de suporte (24) conectada com a pelo menos uma seção de casco inferior (22) e se estendendo para cima da pelo menos uma seção de casco inferior, em que a estrutura de suporte (24) tem uma área de plano de água que é substancialmente menor que a área de plano de água da pelo uma seção de casco inferior, uma estrutura de convés (26) conectada com a estrutura de suporte (24) em que a seção de convés (26) é prevista a uma distância acima da pelo menos uma seção de casco inferior (22); uma seção de lastro para controlavelmente variar o calado do navio de tal maneira que a um primeiro calado (30) a pelo menos uma seção de casco inferior (22) pode ser prevista pelo menos parcialmente abaixo da linha de água, em que o conjunto da dita pelo menos uma seção de casco inferior, a seção de suporte e a dita estrutura de convés compreende reforços estruturais tais que o navio é suficientemente robusto para substancialmente seguramente sobreviver a um temporal ao primeiro calado (30). A invenção refere-se adicionalmente a um método de operar um navio semi-submersível dessa natureza.

Description

"NAVIO SEMI-SUBMERSÍVEL E MÉTODO PARA OPERAR UM NAVIO SEMI-SUBMERSÍVEL"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção trata de um navio semi-submersível. A invenção trata ainda de um método para operar um navio semi-submersível e de um método para fabricar um navio semi-submersível.

Os navios semi-submersíveis são conhecidos no campo da técnica, e são amplamente usados na indústria naval para operações de construção ao largo, tal como no assentamento de dutos, bate-estacas, instalação de módulos, e outras operações. Os navios semi-submersíveis são particularmente usados para a exploração, preparação e exploração de campos de petróleo e gás. O termo 'semi-submersível' indica que o navio tem um calado variável, cujo calado é regulável.

As operações ao largo genericamente exigem um navio que seja estável em condições com ondas.

Anteriormente ao advento de navios semi-submersíveis, navios sonda eram usados para operações ao largo. Os termos 'em boas condições' ou 'ship-shape' indicam que este navio tem uma forma de casco normal, no sentido de que em um plano de interseção onde o casco cruza a linha d'água, a área em seção transversal do casco, quando visualizado de cima, é substancialmente idêntica à área da superfície do casco abaixo da linha d'água. Um navio ship-shape vantajosamente tem uma relação admissível relativamente grande de porte para deslocamento no calado operacional que permite suportar uma carga de convés e uma substancial quantidade de equipamento sobre o convés. Terminologia

O deslocamento de um navio é o peso efetivo do navio e de seu conteúdo. O deslocamento oferece uma indicação da dimensão ou porte do navio. O porte é o máximo peso que um navio pode suportar quando plenamente carregado. Inclui a carga, combustível, água, tripulação e provisões de bordo. Equipamento fixo, tal como pesados guindastes, sonda e uma torre de assentamento de dutos é formalmente parte do navio e não do porte.

Os termos "porte e equipamento" ou (porte & equipamento) são usados para indicar o peso combinado da carga posicionada sobre o convés e fixada ao navio, cujo equipamento pode compreender: um ou mais guindastes, uma torre de perfuração e uma torre de assentamento de dutos. Outro equipamento também pode ser fornecido.

Um navio 'ship-shape' vantajosamente tem uma relação relativamente grande de "carga de convés & equipamento" para deslocamento ao deslocamento de cruzeiro, tipicamente pelo menos 0,3. Outra vantagem de um navio 'ship-shape' é a sua velocidade máxima relativamente alta, tipicamente sendo de 12 a 25 nós.

A posição da carga de convés & equipamento em relação ao navio influi sobre a estabilidade do navio. Se a carga de convés & equipamento são posicionados relativamente elevados, a estabilidade do navio pode cair abaixo de uma estabilidade mínima requerida.

A relação da carga de convés e equipamento para o deslocamento, usada adicionalmente aqui, oferece uma indicação da eficiência do navio para suportar uma carga. Uma relação alta indica que um navio relativamente pequeno pode suportar uma carga relativamente grande. Descrição da Técnica Anterior

Os navios ship-shape têm um comportamento dinâmico relativamente incômodo sob determinadas condições. Isto é devido ao fato de que quando contemplada de cima, a área da linha d'água do navio é relativamente grande, que torna o navio ship-shape sensível às forças das ondas, resultando em movimentos de balanço, arfada e erguimento de ondas do navio relativamente grandes.

Uma medida que é conhecida no campo da técnica para reduzir os movimentos de arfada e erguimento de ondas é orientar a proa do navio em uma direção específica durante uma operação, isto é, erguimento de ondas devido ao vento, de maneira a reduzir as forças das ondas sobre o navio.

Todavia, ondas longas também conhecidas como "vagas batidas", geradas por temporais muito distantes, podem ser enfrentadas provenientes de diferentes direções simultaneamente com as vagas levantadas pelo vento gerado local, e forças de vento e correntes podem guinar o navio a um ângulo com as ondas entrantes, limitando o efeito positivo de erguimento de ondas. Além disso, a erguimento de ondas de um navio geralmente apresenta outras desvantagens.

Outrossim, a erguimento de ondas de um navio por exemplo em uma situação em que uma orientação específica do navio é requerida em virtude de uma operação que deve ser realizada, e.g. o assentamento de um duto ou uma operação de perfuração.

Ventos, ondas e correntes, todavia, nem sempre são unidirecionais.e mares e ventos podem ser encontrados provenientes de diferentes direções, limitando o efeito de erguimento de ondas do mono casco, que resultam em movimentos relativamente severos e alta improdutividade deste tipo de navio.

Por conseguinte, navios ship-shape são menos apropriados para muitas operações ao largo em regiões onde severos temporais podem ocorrer, isto é, no Mar do Norte ou Atlântico Norte.

Navios semi-submersíveis foram desenvolvidos nos últimos quarenta anos. Um dos primeiros navios semi-submersíveis para operações de construção, o Semac I, é exposto em "A Pipelay/Derrick Barge Designed for Rough Seas" por Rohmaller em QTC2509 de 1976. O artigo "Developments in crane barges" por P.S. Heema em 1977 apresenta uma clara exposição dos aspectos importantes relacionados com navios ship-shape e as vantagens de navios semi-submersíveis. Os semi-submersíveis têm substituído os navios comuns para uma ampla variedade de operações ao largo nos últimos anos.

Um primeiro tipo de navio semi-submersível compreende dois ou mais corpos de flutuação inferiores (também conhecidos como pontões), uma estrutura de suporte se estendendo para cima dos pontões e um convés que tem um intradorso que é previsto a uma distância dos pontões. Genericamente, o convés se estende substancialmente no sentido horizontal. A estrutura de suporte pode compreender várias colunas de apoio, que são mutuamente espaçadas horizontalmente, de maneira a oferecer um espaço livre entre as colunas de apoio.

A altura da estrutura de suporte é de tal modo selecionada, que as ondas são substancialmente impedidas de colidir com o convés e dessa forma deixam de imprimir forças relativamente grandes sobre o convés.

Sob uma condição de temporal, as ondas são altas e o equipamento de instalação, isto é, guindastes, não serão usados fixados em uma posição estivada. Uma extensa área livre (storm clearance) deve ser assegurada entre a linha d'água e o convés durante um temporal. O calado de temporal é assim relativamente pequeno.

Devido aos dois corpos flutuantes constituírem construções separadas, os semi-submersíveis deste primeiro tipo de maneira genérica têm uma baixa resistência. Se um navio semi-submersível deste tipo é posicionado com os corpos de flutuação parcialmente acima da linha d'água durante um temporal, o casco de modo geral não é bastante resistente para permanecer ileso durante a exposição às forças das vagas.

Por conseguinte, durante um temporal os semi-submersíveis têm os corpos de flutuação inteiramente sob a água e bem abaixo da linha de água para reduzir as forças das ondas. Por conseguinte, a estrutura de suporte tem de relativamente alta para criar espaço livre ou folga suficiente o lado inferior do convés para altas ondas.

Um exemplo de um navio deste tipo é exposto no documento AU 443 065 que expõe às páginas 16 e 17 que sob altas vagas o navio permanece submerso aproximadamente à metade da altura efetiva das colunas entre o corpo de flutuação e a estrutura do convés. Desta maneira, tanto o corpo de flutuação como a estrutura do convés são livres da ação das ondas.

Isto resulta em uma séria desvantagem de navios semi- submersíveis conhecidos, isto é, com a carga e o equipamento de instalação usualmente posicionado sobre o convés, a posição do centro de gravidade de um grande semi-submersível é relativamente alta, que influencia negativamente a estabilidade.

Durante o transporte, é importante que uma velocidade relativamente alta seja alcançada. O calado de transporte do navio deve ser relativamente pequeno para minimizar a superfície sob a água do semi- submersível desse modo minimizando a resistência friccional sobre o semi- submersível

Todavia, os navios semi-submersíveis conhecidos tendo dois corpos de flutuação têm uma grande superfície molhada e por esta razão, estes tipos de navios semi-submersíveis genericamente têm uma máxima velocidade relativamente baixa, e.g., 6 a 8 nós.

Um segundo tipo de navio semi-submersível existe com somente um pontão. Este segundo tipo de navio semi-submersível tem uma máxima velocidade mais alta e é exposto no documento OTC 3296 por De Vries, Kaldenbach e Suyderhoud em "Design construction and workability as a semi-submersible derrick barge with 2000 tons revolving crane" em 1976.

Outro exemplo é exposto no documento US 3 610 193.

Este tipo de semi-submersível é também projetado para agüentar um temporal com o pontão abaixo da linha d'água e por conseguinte também tem um convés relativamente alto. Com o primeiro tipo de semi- submersível este segundo tipo de navio semi-submersível assim tem uma relação admissível relativamente pequena de carga de convés & equipamento para deslocamento, isto é, uma relação de 0,1. A carta de convés e equipamento de instalação fixo admissível combinada, ou "carga de convés & equipamento", é assim limitada para os semi-submersíveis existentes. Tipicamente, para navios semi-submersíveis conhecidos posicionados a um calado de tempestade, a relação de 'carga de convés & equipamento' para deslocamento é limitada a cerca de 0,10.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Constitui um dos objetivos da invenção apresentar um navio semi-submersível, que tem um calado mínimo relativamente pequeno que se ressente menos de pelo menos uma das deficiências acima mencionadas.

Outro objetivo da invenção é apresentar um navio semi- submersível, que tem uma relação relativamente alta de carga de convés e equipamento para deslocamento.

Outro objetivo da presente invenção é apresentar um navio semi-submersível, que é relativamente rápido em comparação com os navios semi-submersíveis conhecidos.

Outro objetivo da presente invenção é apresentar um navio semi-submersível, que tem um calado mínimo relativamente pequeno de maneira a ter acesso a portos com uma profundidade de água limitada.

Pelo menos um destes objetivos é alcançado em um navio semi-submersível que compreende:

- pelo menos uma seção de casco inferior que define um primeiro volume de deslocamento de água;

- uma estrutura de suporte conectada com a pelo menos uma seção de água inferior e se estendendo para cima de pelo menos uma seção de casco inferior, em que a estrutura de suporte tem uma área de plano de água que é substancialmente menor que a área de plano de aguada pelo menos uma seção de casco inferior;

- uma estrutura de convés conectada com a área de suporte, em que a estrutura de convés é prevista a uma distância acima da pelo menos uma seção de casco inferior;

- um sistema de lastro para controlavelmente variar o calado do navio de tal modo que a um primeiro calado a pelo menos uma seção de casco inferior possa ser proporcionada pelo menos em parte acima da linha de água e a um segundo calado a estrutura de suporte possa ser proporcionada pelo menos parcialmente abaixo da linha de água;

em que o conjunto da dita pelo menos uma seção de casco inferior, da dita estrutura de suporte e da estrutura de convés compreende reforços estruturais, tais que o navio é suficientemente forte para substancialmente sobreviver a um temporal ao primeiro calado.

O navio da invenção é projetado para ser posicionado ao primeiro calado para uma condição de temporal com elevadas alturas de ondas significativas, e para suportar as ondas de temporal a este primeiro calado.

Ao primeiro calado, a pelo menos uma seção de casco inferior intersecta a linha d'água e causa o casco do navio da invenção a ter uma forma de navio ship-shape em e abaixo da linha d'água. É intrínseco para invenção de que o navio de acordo com a invenção experimentará maiores movimentos de balanço, erguimento de ondas e arfada durante um temporal do que o navio da técnica anterior, devido a pelo menos uma seção de casco inferior ser posicionada em parte acima do nível de água durante um temporal, aumentando as forças das ondas sobre pelo menos uma seção de casco inferior;

Os termos 'pelo menos uma seção de casco' indica que pode existir uma única seção de casco inferior, duas seções de casco inferiores ou mais seções de casco inferiores. Se uma única seção de casco inferior é prevista, ela pode ter a forma de um casco 'ship-shape' ou qualquer outra forma apropriada.

Caso dois ou mais corpos de flutuação sejam previstos, eles podem ter a forma de um perfil de um casco de um semi-submersível conhecido ou um perfil e/ou dimensão diferente.

As palavras "estrutura de suporte" indicam que esta parte do navio suporta a estrutura de convés. A estrutura de suporte pode ser uma seção do casco, a seção sendo integralmente ligada com a seção de casco inferior.

Os reforços estruturais podem compreender uma seção de portal rígida ligando pelo menos uma seção de casco inferior, a seção de suporte e a estrutura de convés entre si.

Os reforços estruturais podem compreender anteparas com resistência aumentada, ou um menor espaçamento entre as anteparas, isto é, um maior número de anteparas. Adicionalmente ou como uma medida separada, a espessura das paredes do casco do navio pode ser aumentada. Outros recursos técnicos também são possíveis para reduzir o dano por fadiga da interseção de convés coluna, e.g. suportes em forma de arco de ogiva.

O navio da invenção é projetado contra uma crença predominante no campo da técnica de que durante uma condição de tempestade, pelo menos uma seção de casco inferior deve ser posicionada sob o nível da água. Esta crença relaciona-se com a noção de que um pontão de um semi-submersível não é suficientemente robusto para sobreviver a um temporal quando exposto à plena força de ondas de tempestade em colisão com o pontão. Além disso, esta crença é baseada sobre a idéia de que movimentos do navio durante um temporal serão demasiadamente vigorosos para ser aceitáveis. O documento Au 443 065 é um claro exemplo desta crença predominante. Embora seja genericamente conhecido da engenharia marítima que um centro de gravidade mais baixo de um navio aperfeiçoe a estabilidade, o requisito combinado de uma posição submersa dos corpos de flutuação e de uma grande folga entre o convés e a linha d'água resulta em um navio relativamente alto, tendo uma baixa relação de 'carga de convés & equipamento' para o deslocamento.

Na presente invenção, verificou-se que a questão de resistência insuficiente pode ser resolvida por aperfeiçoamentos estruturais na estrutura do casco.

A invenção assim baseia-se sobre a compreensão de que um ou mais corpos de flutuação podem ser construídos bastante robustos para ser posicionados em parte acima da linha de água durante um temporal. Isto permite uma menor altura da estrutura de suporte, que proporciona uma característica vantajosa em termos de uma relação mais elevada de 'carga de convés & equipamento' para o deslocamento.

Uma vantagem surpreendente apresenta-se pelo fato dos reforços estruturais aumentarem a quantidade total de material, isto é, aço, que é usada e assim aumentar a massa total do navio. Todavia, devido à menor altura da estrutura de suporte, uma economia de material é realizada. A economia pode ser maior que o material necessário extra, resultando em um navio mais leve.

A invenção é adicionalmente baseada sobre a compreensão de que os movimentos ocorrentes de um semi-submersível em um temporal quando pelo menos uma seção de casco inferior intersecta a linha d'água estão dentro das limitações aceitáveis.

A distância relativamente pequena entre a pelo menos uma seção de casco inferir e a estrutura de convés de acordo com a invenção proporciona um centro de gravidade relativamente baixo da carga do convés e do equipamento sobre o convés. A menor altura da estrutura de suporte assim resulta em uma relação admissível aumentada de "carga de convés & equipamento" para deslocamento, porque um centro de gravidade mais baixo da 'carga de convés & equipamento' permite maior 'carga de convés & equipamento' a uma mesma estabilidade do navio em comparação com os navios semi-submersos conhecidos.

A estrutura de suporte pode ser conectada com a pelo menos uma seção de casco inferir em um lado superior da pelo menos uma seção de casco inferior. Ao calado de temporal, a estrutura de suporte é assim posicionada inteiramente acima da linha de água.

A distância entre a pelo menos uma seção de casco inferior e a estrutura de convés pode ser determinada a partir de um lado inferior da estrutura de convés para um lado superior da pelo menos uma seção de casco inferior Esta distância pode variar, por exemplo porque o lado inferior da estrutura de convés não é completamente horizontal ou o lado superior da pelo menos uma seção de casco inferior não é completamente horizontal. Neste caso, uma distância média entre a pelo menos uma seção de casco inferior e a estrutura de convés pode ser determinada, e tomada como um critério.

Genericamente, durante uma operação do navio semi- submersível, o calado, inclinação (lateral) e balanceamento são mantidos a um nível constante por lastramento. Todavia, em algumas situações, pode ser preferível variar o calado do navio durante uma operação.

O navio semi-submersível da invenção pode ser configurado como um navio de prospecção, sondagem, lançamento de dutos ou instalação. A estrutura de suporte pode compreender pelo menos duas ou mais colunas de suporte, individualmente previstas como estruturas fechadas contribuindo para a estabilidade do semi-submersível.

A pelo menos uma seção de casco inferior é genericamente alongada. A pelo menos uma seção de casco inferior também pode ser designada de um pontão. A pelo menos uma seção de casco inferior compreende dispositivos de reforço configurados para conferir resistência a pelo menos uma seção de casco inferior, de tal modo que a pelo menos uma seção de casco inferior seja suscetível de suportar forças devido às vagas de tempestade colidirem com pelo menos uma seção de casco inferior, com o navio na primeira condição de calado.

Sob um aspecto, a estrutura de suporte define uma ou mais aberturas entre a estrutura de convés e a pelo menos uma seção de casco inferior para permitir pelo menos uma parte de uma onda a passar substancialmente através de uma ou mais aberturas sem atingir o navio quando o navio está posicionado na segunda condição de calado. Isto reduz a força das ondas sobre a estrutura de suporte.

Sob um aspecto, o conjunto da dita pelo menos uma seção de casco inferior, da estrutura de suporte e da dita estrutura de convés é suficientemente robusto, de tal maneira que quando o navio está posicionado na condição de primeiro calado o navio pode substancialmente sobreviver com segurança a uma tempestade com uma quantidade de carga sobre o convés e/ou equipamento igual à pelo menos 0,15 vezes o deslocamento do navio, de preferência pelo menos 0,2 vezes o deslocamento do navio.

Esta relação permite ao navio suportar uma carga substancial. A relação pode ser realizada selecionando a dimensão e forma do navio, particularmente da seção de casco inferior, bastante grande e/ou selecionar a distância entre a seção de casco inferior e a estrutura de convés bastante pequena. Outros fatores também desempenham uma função.

Sob um aspecto da invenção, a distância entre a seção de casco inferior e a estrutura de convés é maior que 12 metros e menor que 18 metros. A dimensão proporciona uma configuração conveniente para operação sob condições conhecidas em mar aberto.

Sob um aspecto da invenção, o navio é configurado para ter um período de erguimento de ondas natural maior que 6 segundos e menor que 14 segundos sob o primeiro calado. Com estes período de erguimento de ondas natural e grande área de plano de água o navio caturra substancialmente em ondas longas, em outras palavras, o navio substancialmente acompanha as vagas. Sob outro aspecto da invenção, o navio é configurado para ter um período de erguimento de ondas natural maior que 8 segundos e menor que 12 segundos ao primeiro calado.

Sob um aspecto da invenção, o navio é configurado para ter um período de erguimento de ondas natural maior que 14 segundos ao segundo calado. De preferência, o navio é configurado para ter um período de balanço e arfada natural maior que 14 segundos ao segundo calado. Estas características permitem um ambiente de trabalho relativamente estável quando o navio executa uma operação ao calado operacional.

Sob um aspecto da invenção, a pelo menos uma seção de casco inferior é configurada como um corpo único. Uma única estrutura da pelo menos uma seção de casco inferior permite uma maior resistência do navio em comparação com navios tendo dois mais corpos de flutuação separados sendo posicionados substancialmente lado a lado.

Sob um aspecto da invenção, a pelo menos uma seção de casco inferior, a estrutura de suporte e a estrutura de convés conjuntamente formam uma configuração em forma de caixa, vantajosamente conferindo resistência ao navio. A única seção de casco inferior forma um lado inferior unitário da estrutura em forma de caixa.

Sob um aspecto, o conjunto da dita pelo menos uma seção de casco inferior, da dita estrutura de suporte e da dita estrutura de convés é suficientemente robusto, de tal forma que quando o navio está posicionado ao primeiro calado o navio pode sobreviver substancialmente com segurança a uma tempestade hibernai em regiões onde severos temporais podem ocorrer, isto é, no Mar do Norte ou Atlântico Norte, com uma quantidade de carga de convés e/ou de equipamento igual à pelo menos 0,15 vezes o deslocamento. Se o navio está capacitado a sobreviver a estes temporais, ele pode ser operado na maioria das partes do mundo.

Sob um aspecto da invenção, o navio é conveniente para uso em uma operação ao largo, particularmente apropriado para uma operação selecionada de um grupo de operações, compreendendo uma operação de prospecção, uma operação de sondagem, uma operação de intervenção em poço, uma operação de instalação, uma operação de preparação de um campo de petróleo e gás e uma operação de exploração de campo de petróleo e gás.

Devido a estas operações serem com freqüência conduzidas em um local onde as ondas levantadas pelo vento e vagas estão presentes,o semi-submersível de acordo com a invenção é particularmente apropriado para estas condições.

Sob um aspecto da invenção, o navio compreende pelo menos uma seção de casco auxiliar posicionada a uma distância acima de pelo menos uma seção de casco inferior, a seção de casco auxiliar tendo uma área no plano de água que é substancialmente maior que a área no plano de água da estrutura de suporte, o navio sendo deslocável para um terceiro calado, em que uma parte da seção de casco auxiliar está abaixo da linha de água e uma parte da seção de casco inferior está acima da linha de água.

A seção de casco auxiliar tem um efeito pelo fato do período de erguimento de ondas natural do navio, no terceiro calado, isto é, quando a seção de casco auxiliar está parcialmente submersa, ser substancialmente menor que o período de erguimento de ondas natural no segundo calado, isto é, quando a estrutura de suporte está na linha de água e a pelo menos uma seção de casco inferior está abaixo da linha de água. Isto é devido ao fato de que a área no plano de água da seção de casco auxiliar ser maior que a área no plano de água na estrutura de suporte.

Tipicamente, no segundo calado o período de erguimento de ondas é de 25 segundos.

A seção de casco auxiliar também tem uma área no plano de água que é bastante grande para reduzir significativamente o período de erguimento de ondas no terceiro calado em comparação com o período de erguimento de ondas no segundo calado. No terceiro calado, o período de erguimento de ondas pode ser de 10 segundos, de preferência ainda inferior a 8 segundos.

As vagas de mar banzeiro tipicamente têm um período natural de aproximadamente 16 segundos. Um navio com um período de arfar natural de 16 segundos. Um navio com um período de arfar natural de 25 segundos pode ressonar com estas vagas, resultando em comportamento dinâmico menos favorável.

A combinação destas vagas tendo períodos de aproximadamente 16 segundos e de um navio com período de arfar natural de menos de 10 segundos resulta em menor ressonância em resposta às vagas de mar banzeiro, e assim em melhor comportamento dinâmico.

A seção de casco auxiliar também confere estabilidade e flutuabilidade extra quando uma carga muito pesada deve ser levantada e/ou sustentada.

Varias seções de casco auxiliar podem ser previstas. Os termos "seção de casco auxiliar" também pode ser entendida como "seção de casco superior".

A seção de casco auxiliar pode ser prevista separada da estrutura de convés ou integrada com a estrutura de convés.

Será evidente aqueles versados na técnica que elementos estruturais do navio, e.g. uma armação de aço da estrutura de convés também confere flutuabilidade.

Será evidente aqueles versados na técnica que o sistema de lastro será configurado para baixar o navio a uma profundidade em que a seção de casco auxiliar é pelo menos parcialmente submersa. Isto pode envolver encher um ou mais tanques de lastro na seção inferior do casco com água e encher um ou mais tanques de lastro na estrutura de suporte e/ou seção de casco auxiliar com água.

Tipicamente a seção de casco auxiliar será posicionada acima da seção de casco auxiliar de forma que a superfície de convés situe-se acima da superfície de água quando a seção de casco auxiliar estiver na linha de água,

Será evidente aqueles versados na técnica que o aspecto de uma seção de casco auxiliar posicionada acima de uma seção de casco inferior pode ser considerado independente do aspecto da altura inferior do navio conforme reivindicado na reivindicação 1. Por conseguinte, também semi- submersíveis convencionais podem ser munidos de uma seção de casco auxiliar e configurados para serem submersos a um terceiro calado. Desta maneira, semi-submersíveis convencionais podem apresentar um comportamento dinâmico aperfeiçoado em vagas de mar banzeiro longas.

Sob um aspecto da invenção, a distância entre o lado inferior da estrutura de convés e a pelo menos uma seção de casco inferior é suficiente de maneira a prevenir que ondas de temporal incidam sobre o lado inferior da estrutura de convés com uma grande força quando a pelo menos uma seção de casco inferior cruza a linha d'água. Vantajosamente, o navio é projetado para agüentar um temporal em mar aberto, e.g. em um oceano, onde tempestades ocorrem tendo uma altura de vagas significativa Hs de 16,0 a 17,0 metros ao primeiro calado. As ditas ondas tipicamente ocorrem no Oceano Atlântico Norte.

Em um aspecto da invenção, a distância entre o lado superior da pelo menos uma seção de casco inferior e o lado inferior da estrutura de convés é menor que a altura de ondas significativa Hs para condições de tempestade. Em um aspecto da invenção, a distância entre o lado superior da pelo menos uma seção de casco inferior e o lado inferior da estrutura de convés é de pelo menos 10 metros e de menor de 20 metros, de preferência de menos de 15 metros. Dependendo da altura de onda significativa, estas distâncias tem preferência de maneira a criar a relação de carga de convés e equipamento para deslocamento de pelo menos 0,15, respectivamente 0,2.

Em um aspecto da invenção, a distância entre o lado inferior da estrutura de convés e a pelo menos uma seção de casco inferior é suficiente para prevenir que ondas de altura moderada colidam com o lado inferior da estrutura de convés quando o navio está posicionado no segundo calado. As ditas ondas moderadas podem ter uma altura de onda significativa Hs de 2, 4, 6, 8 ou 10 metros.

De preferência, a dita distância é suficiente para realizar:

• trabalho de instalação de guindaste a uma altura de onda significativa de 2 a 4 metros;

• trabalho de assentamento de dutos a uma altura de onda significativa HS de 3 a 6 metros; e/ou

• uma operação de sondagem a uma altura de onda significativa HS de 3 a 10 metros.

Uma distância deste tipo vantajosamente permite que estas operações se sejam conduzidas sob condições operacionais estáveis.

Sob um aspecto da invenção, a largura da estrutura de convés é pelo menos 10% maior que a largura de pelo menos de uma seção de casco inferior, de preferência 20% maior, preferencialmente 25% maior. Caso existam várias seções de casco inferiores posicionadas em relação adjacente entre si, a largura da estrutura de convés pode ser pelo menos 10% maior que a distância entre o lado esquerdo de uma seção de casco inferior esquerda e o lado direito de uma seção de casco inferior direita.

Uma largura aumentada vantajosamente proporciona uma área de convés aumentada para uma mesma largura da pelo menos uma seção de casco inferior.

Sob um aspecto da invenção, uma largura da estrutura de suporte aumenta em uma direção ascendente através de pelo menos uma parte da altura da estrutura de suporte. Isto permite que a estrutura de suporte sustente a estrutura de convés através de uma parte substancial de sua largura, de preferência através da inteira largura.

Sob um aspecto da invenção, a proa do navio e/ou a popa do navio tem uma forma arredondada para permitir um fluxo de água relativamente regular ao longo do navio durante o transporte. Uma relação de proa para popa dessa natureza também reduz a área em seção transversal do casco na linha de água e dessa forma aumenta o período de arfar natural do navio ao segundo calado, reduzindo os movimentos de arfar.

Sob um aspecto da invenção, o comprimento do navio é pelo menos de duas vezes a largura do navio. Esta relação de largura para comprimento demonstrou habilitar uma alta velocidade, enquanto conferindo suficiente espaço de trabalho sobre o convés. A extensão de pelo menos uma seção de casco inferior pode ser de pelo menos duas vezes a largura da pelo menos uma seção de casco inferior e/ou de duas vezes a largura da estrutura do convés.

Sob um aspecto da invenção, o navio adicionalmente compreende um sistema de propulsão para propelir o navio, de preferência sendo configurado para propelir o navio a uma velocidade do navio de pelo menos 20 nós. Um semi-submersível automotriz vantajosamente é suscetível de conduzir uma operação sem a assistência de um rebocador ou de outro navio.

Sob um aspecto da invenção, a estrutura de convés compreende dispositivos de reforço configurados para conferir resistência à estrutura de convés para permitir que as ondas entrantes exerçam altas forças sobre a estrutura de convés. Um convés reforçado vantajosamente habilita a ser menor a distância entre a estrutura de convés e o navio.

Sob um aspecto da invenção, a seção de casco auxiliar compreende dispositivos de reforço configurados para conferir resistência à seção de casco auxiliar, de tal modo que a seção de casco auxiliar é suscetível de suportar forças devido a ondas de temporal se chocando com a seção de casco auxiliar.

Sob um aspecto da invenção, a seção de lastro é configurada para rápidos deslocamentos do lastro de água para controlar o cabecear e adernar do navio durante o levantar ou assentar de uma carga suspensa pelo guindaste. Isto substancialmente previne a saída de alinhamento vertical da carga do guindaste, afetando a força horizontal indesejada sobre a lança de um guindaste.

Um sistema de lastro deste tipo pode compreender uma câmara e um êmbolo móvel de grande porte, em que o êmbolo é configurado para rapidamente variar o volume de água alojado na câmara. É também possível lastrar o navio usando ar comprimido ou por bombas para bombear água para dentro ou para fora dos tanques de lastro munidas de válvulas de grande porte permitindo rápida descarga de água.

O sistema de lastro pode vantajosamente controlar o calado e/ou o cabecear ou adornar do navio, particularmente em resposta a cargas que induzem m brusco deslocamento do centro de gravidade do navio.

Sob um aspecto da invenção, o sistema de lastro é configurado para controlar o cabecear, adernar ou o calado do navio em resposta ao deslocamento de peso da carga a bordo do navio. O sistema de lastro é controlado por um computador, que recebe dados de entrada dos sensores que medem a orientação do navio, a força exercida sobre o guindaste, e/ou outros parâmetros. Vantajosamente, o navio pode ser mantido substancialmente na vertical sob cargas variáveis, de cargas operacionais, e.g. decorrentes de uma operação de levantamento. Tipicamente, dentro de um minuto uma variação induzida do cabecear, adernar ou calado do navio devido a uma carga externa pode ser compensada pelo sistema de lastro.

Sob um aspecto da invenção a seção de casco inferior compreende duas partes de casco inferiores compreende duas partes de casco inferiores definindo um espaço intermediário entre as duas partes de casco inferiores. A presente modalidade proporciona a vantagem de um casco mais largo dotado de uma maior estabilidade.

Sob um aspecto da invenção o navio compreende uma parte de casco inferior esquerda e uma parte de casco inferior direita, o dito espaço sendo previsto entre as partes de casco inferior esquerda e direita. Este tipo de navio tem um satisfatório comportamento dinâmico do navio sob as ondas quando as partes de casco inferiores permanecem submersas.

Sob um aspecto da invenção, dispositivos amortecedores são previstos próximos a um lado inferior da estrutura de convés, para amortecer a força de uma onda colidindo com o lado inferior da estrutura de convés.

Os dispositivos amortecedores proporcionam uma vantagem pelo fato da distância entre o lado inferior da estrutura do convés e o lado superior da seção de casco inferior poder ser adicionalmente decrescida. Os dispositivos amortecedores podem ser considerados como um aperfeiçoamento técnico que é independente dos reforços estruturais e da altura inferior da estrutura de suporte, isto e, os dispositivos amortecedores podem ser aplicados em qualquer outro semi-submersível.

Os dispositivos amortecedores compreendem pelo menos uma cavidade tendo uma abertura em uma sua extremidade inferior, a cavidade configurada para causar para causar o ar na cavidade a ser comprimido por uma onda entrante, dessa maneira amortecendo a força da onda sobre o lado inferior da estrutura de convés. De preferência, uma pluralidade das ditas cavidades é prevista. Esta constitui uma maneira simples e eficaz de amortecer as forças de ondas.

A invenção adicionalmente trata de um método para operar um navio, o método compreendendo proporcionar um navio compreendendo:

- pelo menos uma seção de casco inferior;

- uma estrutura de suporte conectada com a pelo menos uma seção de casco inferior e se estendendo para cima da pelo menos uma seção de casco inferior;

- uma estrutura de convés conectada com a estrutura de suporte, em que a estrutura de convés é prevista a uma distância acima da pelo menos uma seção de casco inferior para proporcionar um espaço livre entre a estrutura de convés e a pelo menos uma seção de casco inferior para reduzir as forças de ondas colidindo com o navio;

- um sistema de lastro para variar controlavelmente o calado do navio de tal modo que a um primeiro calado a pelo menos uma seção de casco inferior possa ser prevista pelo menos em parte acima da linha de água e a um segundo calado a estrutura de suporte possa ser prevista pelo menos parcialmente abaixo da linha de água;

em que o conjunto da dita pelo menos uma seção de casco inferior, da estrutura de suporte e da estrutura de convés é suficientemente robusto, de tal modo que quando o navio está posicionado ao primeiro calado o navio possa substancialmente sobreviver com segurança a uma tempestade com uma proporção de carga de convés e/ou equipamento igual a pelo menos 0,15 vezes o deslocamento;

o método compreendendo posicionar o navio ao primeiro calado.

O método vantajosamente permite o navio a sobreviver a uma tempestade a um primeiro calado com uma substancial quantidade de carga a bordo. Sob um aspecto da invenção, o navio compreende uma seção de casco auxiliar prevista a uma distância acima da seção de casco inferior, em que o navio está posicionado a um terceiro calado em que a seção de casco auxiliar está parcialmente acima da linha de água e parcialmente abaixo da linha de água.

O presente método proporciona uma vantagem pelo fato da seção de casco auxiliar conferir estabilidade adicional ao navio para permitir que um peso muito pesado possa ser levantado excentricamente.

A invenção é explanada em maior detalhe no texto, que se segue, com referência ao desenho, que apresenta um número de modalidades, que são apresentadas puramente a título de exemplos não limitativos.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

A figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de um navio semi-submersível de acordo com a técnica precedentemente existente;

A figura 2 mostra uma vista superior esquemática de um navio semi-submersível de acordo com a técnica anterior;

A figura 3 mostra uma vista em seção transversal esquemática de um navio semi-submersível de acordo com a técnica anterior;

A figura 4 mostra uma vista em alçado lateral esquemática de um navio semi-submersível de acordo com a invenção;

A figura 5 mostra uma vista em seção transversal esquemática tomada de cima do navio de acordo com a invenção tomada na linha A-A na figura 4;

A figura 6 mostra uma vista frontal em seção transversal esquemática do navio de acordo com a invenção ao longo da linha B-B na figura 4;

A figura 7 mostra uma vista lateral esquemática do navio de acordo com a técnica anterior e o navio de acordo com a invenção a diferentes calados; A figura 8a mostra uma vista em seção transversal tomada de cima do navio de acordo com a invenção;

A figura 8b mostra uma superior esquemática do navio de acordo com a invenção;

A figura 9a mostra uma vista em seção transversal tomada de cima de outra modalidade do navio de acordo com a invenção;

A figura 9b mostra uma vista superior esquemática de outra modalidade do navio semi-submersível de acordo com a invenção;

A figura 10a mostra uma vista em seção transversal tomada de cima de outra modalidade do navio semi-submersível de acordo com a invenção;

A figura IOb mostra uma superior em seção transversal de outra modalidade do navio semi-submersível de acordo com a invenção;

As figuras 11, 12, 13, 14 e 15 mostram seções transversais esquemáticas tomadas da traseira de diferentes modalidades do navio de acordo com a invenção;

A figura 16 mostra uma seção transversal esquemática da traseira do navio de acordo com a invenção a diferentes calados;

A figura 17 mostra uma vista em alçado lateral esquemática de outra modalidade do navio de acordo com a invenção;

A figura 18 mostra uma vista em seção transversal esquemática tomada de cima de outra modalidade do navio de acordo com a invenção;

A figura 19 mostra uma vista em seção transversal esquemática de outra modalidade do navio de acordo com a invenção;

A figura 20A mostra uma vista traseira esquemática de outra modalidade do navio de acordo com a invenção;

As figuras 20B, 20C e 20D mostram vistas esquemáticas de um portal de reforço para reforçar o casco do navio; A figura 21 mostra uma vista lateral esquemática da modalidade da figura 20;

A figura 22 mostra uma vista superior esquemática da modalidade da figura 20; e

As figuras 23 e 24 mostram vistas em seção transversal do navio de acordo com a invenção munido de dispositivos de redução do embate das ondas.

Com referência às figs. 1-3, um navio Ia de acordo com a técnica precedente é mostrado, o navio sendo exposto no documento NL 7 907 448A e OTC3296 Narwhal. O navio semi-submersível Ia é constituído de um pontão inferior 2, de uma estrutura de suporte 6 e de um convés superior 4, que é sustentado pela estrutura de suporte 6. Um guindaste 8 é previsto sobre o convés superior 4. O navio Ia adicionalmente compreende um dispositivo de lastro (não mostrado) configurado para variar o calado e/ou controlar o cabeceio e o adernar do navio la.

Entre o pontão inferior 2 e convés superior 4, aberturas 10 são previstas na estrutura de suporte 6 para permitir a passagem das ondas, desse modo reduzindo as forças provenientes das ondas sobre o navio la.

O convés 4 tem um lado inferior 14, e o pontão 2 tem um lado superior 16. O lado inferior 14 da estrutura de convés é posicionado a uma distância 12 do lado superior 16 do pontão 2. Esta distância é relativamente grande.

O guindaste 8 que está posicionado sobre o convés 4 tem um centro de gravidade 17, que está localizado relativamente alto a uma altura 33 acima da linha de água 9 no calado de temporal 11.

Na condição de sobrevivência, isto é, durante uma tempestade, o pontão inferior 4 permanece bem abaixo da linha de água 9. Neste calado de águas rasas 11 também denominado de calado de sobrevivência 11, o lado inferior 14 do convés 4 tem uma folga suficiente 3 em relação a linha de água 9 para prevenir que ondas temporal se choquem e danifiquem o convés 4.

Para uma condição de trânsito, o navio Ia é lastrado ao calado de trânsito 5, em cujo calado o pontão 2 está posicionado parcialmente acima da linha de água 9, para reduzir a resistência de navegação do navio la.

Durante uma operação, o calado operacional 7 é selecionado de tal maneira que a estrutura de suporte 6 esteja parcialmente abaixo, e parcialmente acima da linha de água 9, com isto o pontão inferior 2 do navio 1 a está lastrado mais profundo abaixo da linha de água 9 do que durante uma condição de temporal para reduzir adicionalmente a força das ondas sobre o pontão 2 e reduzir adicionalmente os movimentos do navio.

Sob este calado operacional 7, o lado inferior 14 do convés 4 tem uma folga 13 suficiente a partir da linha d'água 9 para substancialmente prevenir que as ondas colidam com o convés 4 resultando em aumento dos movimentos do navio. Devido às ondas serem mais baixas durante uma operação do que durante um temporal, a folga operacional 13 pode ser menor que a folga de temporal 3.

O navio Ia é projetado para sobreviver a um temporal com o pontão posicionado bem abaixo da linha de água 9, isto é, durante um temporal o lado superior 16 do pontão 2 está a uma distância substancial 19 abaixo da linha de água 9.

Com referência às figuras 4, 5 e 6, um navio 20 de acordo com a invenção é ilustrado. O navio 20 compreende uma seção de casco inferior 22, uma estrutura de suporte 24 e uma estrutura de convés 26. A estrutura de suporte 24 está conectada com um lado superior 38 da pelo menos uma seção de casco inferior 22 e a

A pelo menos uma seção de casco inferior 22 tem um comprimento 47, uma largura 48 e uma altura 49. Os flancos 46 das seções de casco são substancialmente retos e podem ser verticais ou ser inclinados.

Um sistema de propulsão 32 é previsto para propelir o navio 20 e um sistema de posicionamento dinâmico (sistema DP) usando propulsão 32 e/ou impulsores (thrustersj 34 é previsto para controlar horizontalmente a posição do navio 20 durante as operações.

Como pode ser visto na figura 5, a estrutura de suporte 24 compreende uma pluralidade de colunas 42 se estendendo entre a pelo menos uma seção de casco inferior 22 e a estrutura de convés 26.

A pelo menos uma seção de casco inferior 22 tem uma quilha 44 e um casco 21 com lados 46, se estendendo para cima da quilha 44. A pelo menos uma seção de casco inferior 22 pode ser configurada como o corpo submerso de navios porta-container de alta velocidade, ou pode ter uma forma rombuda para maior flutuabilidade.

Na modalidade ilustrada nas figs. 4, 5 e 6, uma largura 50 da estrutura de convés 26 é maior que a largura 48 de pelo menos uma seção de casco inferior 22.

O navio 20 pode ter um comprimento de cerca de 70 a 250 metros, tipicamente de cerca de 190 metros e ter uma boca de 20-50 metros da pelo menos uma seção de casco inferior, tipicamente cerca de 45 metros. A largura da estrutura de convés 26 pode ser de 30-80 metros, tipicamente cerca de 70 metros. A altura do navio a partir do lado inferior 44 da seção de casco inferior 22 para o lado superior 78 da estrutura de convés pode ser de 30 metros, dependendo das dimensões totais do navio 20.

O navio 20 pode ser lastrado para diferentes calados. No primeiro calado, isto é, o calado de transporte e para temporais 30, pelo menos uma seção de casco inferior 22 cruza a linha de água 9, proporcionando um espaço livre para temporais 31. Uma borda livre 25 é prevista no calado para temporais 30, que mantém o lado superior da seção de casco inferior 22 substancialmente isenta de água. O calado de transporte 30 é genericamente idêntico ao calado de temporal 30.

O calado de transporte e o calado de temporal 30 podem ter de cerca de 6 a 12 metros, tipicamente 8 metros. Um calado operacional pode ter cerca de 16 a 25 metros, tipicamente eqüivale a 22 metros. Ao calado operacional 28, a estrutura de suporte 24 cruza a linha de água 9, enquanto pelo menos uma seção de casco inferior 22 permanece completamente submersa, desse modo conferindo uma folga abaixo do convés 29 para condições de ondas operacionais moderadas.

Em uso, o navio 20 pode suportar uma carga de convés 27. Também, equipamento, e.g. um guindaste 8 pode ser previsto sobre o convés 26. A carga de convés 27 e o guindaste 8 têm um centro de gravidade 23 que está localizado a uma altura 33 acima da linha de água 9 no calado para temporal 30.

Pelo menos uma seção de casco inferior 2 confere suficiente flutuabilidade e estabilidade para habilitar o navio 20 a suportar uma tempestade ao calado para temporal 30, particularmente no Oceano Atlântico Setentrional. A distância 36 entre a estrutura de convés 26 e a pelo menos uma seção de casco inferior 22 é menor que a distância análoga 12 do navio da técnica precedente mostrado nas figs. 1-3 do navio 1b ilustrado na figura 7. O navio 20 é assim mais baixo, o que resulta em um centro de gravidade 23 mais baixo de uma carga e/ou equipamento de convés 8a, 8b posicionado sobre o convés. Este centro de gravidade mais baixo oferece a vantagem de maior estabilidade, permitindo maior carga e/ou equipamento de convés e assim uma relação admissível mais alta de carga e equipamento de convés para o deslocamento.

Além disso, o navio 20 possui um casco adequado (ship- shape)21 quando posicionado ao calado de transporte 30, que permite assumir uma alta velocidade de transporte máxima.

Ao calado de transporte 30, o casco 21 do navio 20 tem uma pequena área de superfície molhada, causando uma força de fricção relativamente pequena. O navio 20 das figuras 4, 5 e 6 é relativamente longo, o comprimento 49 sendo superior a duas vezes a boca 48 de pelo menos uma seção de casco inferior 22. Isto permite uma velocidade relativamente elevada do navio 1. Uma velocidade ao calado de transporte 30 do casco perfilado 21 situa-se na faixa de 14 a 15 nós, dependendo da potência de empuxo do sistema de propulsão 32.

O navio 20 nas figuras 4 e 5 tem uma proa fechada 59 e uma popa aberta 61. Alternativamente, uma proa aberta 59 e/ou popa fechada 61 pode ser assegurada de maneira a aumentar a resistência da pelo menos uma seção de casco inferior 22, da estrutura de suporte 24 e/ou da estrutura de convés 26.

O navio 20 recebe uma construção retangular, como mostrado na fig. 6, que confere uma grande resistência ao navio 20. A seção de casco inferior 22 conecta uma parte 41A da estrutura de suporte prevista no lado de bombordo do navio com uma parte 4IB da estrutura de suporte prevista no lado de boreste do navio. Pelo menos a seção de casco inferior confere uma estabilidade e flutuabilidade suficientes ao navio 20 para sobreviver a temporais com o navio ao calado de temporal 9.

A estrutura de suporte 24 tem uma área de plano de água relativamente pequena em comparação com a área de plano de água da pelo menos uma seção de casco inferior 22.

A estrutura de suporte 24 tem uma estrutura aberta para permitir um fluxo de água através da estrutura de suporte 24, e auriientar o período natural de balanço, cabeceio e erguimento de ondas do navio 20.

O sistema de lastro 35 é configurado para controlar o adernar, a inclinação longitudinal e calado do navio 20, particularmente quando uma carga é aplicada ao navio 20 que causa a inclinação do navio em torno de um eixo geométrico horizontal. Opcionalmente, o sistema de lastro 35 é configurado para automaticamente controlar a posição e orientação do navio, particularmente em resposta a cargas que induzem um deslocamento do centro de gravidade do navio devido à operação. O sistema de lastro é formado por tanques de lastro nos flutuadores, colunas e/ou estrutura de convés, que podem controlavelmente ser carregados de água ou esgotados.

Em uma modalidade, tanques de lastro podem ser previstos que se estendem substancialmente de forma vertical através da seção de casco inferir, através da estrutura de suporte e para o interior da seção de casco auxiliar. Os tanques de lastro na seção de casco inferior, estrutura de suporte, e/ou a seção de casco auxiliar também podem ser separados.

Opcionalmente, os tanques de lastro podem ter recursos especiais, tais como grandes válvulas como mostrado no documento US 4 207 828 ou pressão de ar ou êmbolos descritos no GB 2 156 758 ou outros métodos para rapidamente deslocar grandes volumes de água, para uma rápida resposta a ma rápida mudança de carga, e.g. durante um levantamento pesado.

A figura 7 mostra uma comparação de outro navio conhecido 1b e o navio 20 de acordo com a invenção. O navio semi-submersível Ib de acordo com a técnica anterior compreende duas partes de casco inferiores 2a, 2b se estendendo substancialmente em relação paralela entre si. Dois guindastes 8a, 8b são previstos sobre o convés 4. O navio conhecido Ib tem um calado de temporal 52 com as partes de casco inferiores 2a, 2b permanecendo submersas a uma profundidade substancial 57 abaixo da linha de água. Ao calado de temporal 52, o lado inferior 14 da estrutura de convés 4 é posicionado a uma distância 56 relativamente alta acima do nível de água 9. O espaço livre mostrado (ou folga) 56 do lado inferior 14 da estrutura de convés 4 para alinha de água 9 a um calado de temporal 52 (também conhecido como calado de sobrevivência), é requerido para prevenir que as ondas colidam com o lado inferior 14 da estrutura de convés 4 com uma força demasiada. O navio 20 de acordo com a invenção tem um calado operacional 28 e um calado de temporal 30. O calado de temporal 30 é substancialmente menor que o calado de temporal 52 do navio conhecido lb.

A distância 36 entre a pelo menos uma seção de casco 22 e o convés 26 é consideravelmente menor que a distância análoga 12 do navio 12b da técnica anterior.

O navio conhecido Ib e o navio 20 de acordo com a invenção podem ter uma mesma capacidade de levantamento para levantar uma carga com o guindaste 8a, 8b, à qual a capacidade de levantamento do navio 20 de acordo com a invenção pode ter uma altura menor 70 entre o lado inferior 44 da pelo menos uma seção de casco inferior 22 e o lado superior 78 do convés. Isto causa um centro de gravidade mais baixo da carga posicionada sobre o convés e equipamento, tais como os guindastes 8a, 8b, que causa uma relação mais favorável da carga de convés e equipamento para deslocamento. Em outras palavras, o navio menor 20 da invenção pode suportar uma mesma quantidade de peso que um navio relativamente maior la, Ib de acordo com a técnica anterior.

Com referência às figuras 8a e 8b, o navio 20 de acordo com a invenção tem múltiplas colunas 42 de diferentes dimensões e tem de preferência um grande convés de trabalho 26. O convés de trabalho 26 se estende horizontalmente além dos limites naturais da pelo menos uma seção de casco inferior 22. Particularmente, a largura 50 do convés 26 é maior que a largura da pelo menos uma seção de casco inferior 22.

A largura da estrutura de convés 26 tipicamente pode ser de cerca de 80 metros, enquanto a largura da pelo menos uma seção de casco inferior tipicamente pode ser de cerca de 45 metros.

Com referência às figuras 9a e 9b, o navio 20 pode ter uma proa 59 tendo uma forma de proa arredondada 60 e uma popa 61 tendo um perfil de proa arredondado 60 e uma popa 61 tendo um perfil de popa arredondado 62 e que são configurados para permitir que a água flua de passagem suavemente. Isto reduz a turbulência e proporciona um fluxo substancialmente laminar em torno do casco 21 tanto quanto possível. Isto habilita uma velocidade relativamente alta do navio 20.

Como pode ser visto na fig. 9b, a estrutura de convés 26 se estende além do perfil 62 da popa.

Com referência às figuras IOa e 10b, é também possível somente dotar a proa 59 de uma forma arredondada 60.

Com referência às figuras 11, 12, 13, 14 e 15, diferentes modalidades do navio 20 da invenção são conhecidas.

A figura 11 mostra um navio 20 dotado de uma estrutura de convés 26 tendo a mesma largura 50 que a largura 48 da pelo menos uma seção de casco inferior 22. A figura 12 mostra uma estrutura de convés 26 tendo uma largura 50 que é substancialmente maior que a largura 48 da pelo menos uma seção de casco inferior 22,isto é, 100% maior, o casco 21 tendo uma estrutura de suporte 24, que se afila para o exterior em uma direção para cima. A largura 48 da estrutura de suporte 24 assim aumenta em uma direção para cima. A estrutura de suporte 24 que se afila para o exterior é configurada para ampliar área de plano de água para calados crescente para derivar boa estabilidade ao calado operacional, permitindo e.g. pesados levantamentos.

A estrutura de suporte 24 compreende uma parte esquerda 24a e uma parte direita 24b posicionadas a uma distância 97 entre si.

A figura 13 mostra um navio 20 dotado de larga estrutura de convés 26. A estrutura de suporte tem uma largura 50 que aumenta em uma direção para cima, porém tem uma área de plano de água substancialmente constante a diferentes calados, quando a linha de água 9 está no nível da estrutura de suporte 24. Opticamente, a pelo menos uma seção de casco inferior 22 é configurada para uma resistência mínima durante o trânsito.

A figura 14 mostra um navio 20 dotado de uma estrutura de suporte 24 compreendendo colunas 42 que são parcialmente inclinadas, porém são verticais na linha de água 9 no calado operacional 28 de maneira a facilitar a amarração de uma barcaça 80 ao calado operacional 28.

A figura 15 mostra um semi-submersível com um pontão, tendo um calado de temporal 30 em que a pelo menos uma seção de casco inferior 22 está em parte acima da linha de água 9.

Outras formas da pelo menos uma seção de casco inferior 22, da estrutura de suporte e do convés superior também podem ser possíveis.

A figura 16 mostra possíveis calados do navio 20 de acordo com a invenção. Um calado de temporal 30 (também conhecido como calado de inverno de sobrevivência) é o calado ao qual o navio 20 pode sobreviver a um temporal de inverno. Equipamento tal como guindastes, equipamento para assentar dutos, etc. e carga posicionada sobre a estrutura de convés 26 tem de ser seguramente estivada de maneira a sobreviver às ondas de temporal. O calado de temporal 30 depende da altura da pelo menos uma seção de casco inferior 22, porém de preferência com um bordo livre para o topo da pelo menos uma seção de casco inferior de 0,5 a 2,0 m ou maior.

Um segundo calado de temporal 53, designado de calados de temporal de verão, é mostrado. O calado de temporal de verão 53 é maior que o calado de temporal 30, com a linha de água 9 acima do lado superior 38 da pelo menos uma seção de casco inferior 22 no calado de verão de sobrevivência 53 de maneira a reduzir os movimentos do navio 20 em ondas. Isto é permissível, porque as ondas serão menores que as ondas durante uma tempestade de inverno. A um calado de temporal de verão típico 53 existe uma linha de água de 1 a 7 metros acima da pelo menos uma seção de casco inferior.

Na prática o navio 20 será lastrado sob condições de temporal a um calado relativamente profundo para reduzir os movimentos do navio, porém com uma folga de onda suficiente para o convés. Um número de calados operacionais 28 é mostrado. No calado operacional 28 equipamento tal como guindastes, equipamento para assentamento de dutos, etc. ode estar uma posição operacional. Uma gama de calados operacionais 54 é possível, dependendo das condições e do tio de operação a ser conduzida. Um calado operacional típico 28 pode ser de 14-22 metros.

O navio 20 pode ter uma seção de casco auxiliar 76 (ou pontão) posicionada substancialmente ao mesmo nível da estrutura de convés 26. Um terceiro calado operacional 28a com a seção de casco auxiliar 76 parcialmente abaixo da linha de água 9 é também possível. O navio 20 pode ser posicionado a este calado 28a de maneira a proporcionar área de plano de água extra e estabilidade durante uma operação para operações com carga pesada, isto é, puxando uma âncora do leito do mar ou operações de levantamento de cargas pesadas. Também pode ser vantajoso operar a este calado profundo 28a no caso de vagas muito longas excitarem os períodos naturais do navio em calados menores resultando em grandes movimentos.

As figuras 17, 18 e 19 mostram um navio 20 de acordo com a invenção, nas quais o navio 20 é configurado como um navio semi- submersível relativamente pequeno ou como um navio de apoio. As dimensões típicas da presente modalidade são: um comprimento total (LOA) de 80 m; uma largura da estrutura de convés 26 de 35 metros e uma distância entre o lado superior da pelo menos uma seção de casco inferior 22 para o lado inferior 40 da estrutura de convés 26 sendo de 17,5 metros. Estas dimensões podem variar.

As figuras 20A, 20B, 20C, 20D, 21 e 22 mostram uma outra modalidade do navio 20 de acordo com a invenção. O navio tem um casco que sob determinados aspectos assemelha-se a uma forma conhecida de semi- submersíveis convencionais. A seção de casco inferior 22 compreende duas partes de casco inferior uma parte de casco inferior esquerda 22a e uma parte de casco inferior direita 22b, definindo um espaço 43 intermediário. Os flancos 46 das seções de casco são substancialmente retos e podem ser verticais ou oblíquos.

O navio 20 compreende uma estrutura de convés 90 posicionada sobre o convés 78, que pode alojar equipamento ou equipe pessoal. Na figura 22, uma posição de uma ponte de controle 92 é indicada.

Na modalidade ilustrada, a parte de casco inferior esquerda 22a e a parte de casco inferior direita 22b são interligadas através da estrutura de suporte 24 e a estrutura de convés 26. E também possível que uma ou mais barras de reforço (não mostradas) se estendam diretamente entre as partes de casco inferiores 22a, 22b, para reforçar o casco.

O navio 20 difere dos navios conhecidos pelo fato da distância 36 entre o lado superior 38 da seção de casco inferior 22 e o lado inferior 40 da estrutura de convés ser menor do que nos navios conhecidos, de tal maneira que o navio 20 é bastante estável para suportar um temporal ao primeiro calado 30.

A seção de casco inferior 22 é mais robusta que os corpos de flutuação de semi-submersíveis conhecidos de tal modo que é suscetível de suportar as forças de ondas de temporal colidindo com o navio 20 ao primeiro calado 30 (ou calado de temporal).

Duas vigas verticais esquerdas 100a1 e 100a2 e duas vigas verticais direitas 100b1 e 100b2 se estendem do lado inferior 44 das seções de casco inferiores 22a, 22b no sentido de e para o interior da estrutura de convés 26.

As duas vigas laterais 100c1 e 100c2 se estendem lateralmente, ligando as vigas verticais esquerdas 100a com as vigas verticais direitas 100b.

As vigas verticais 100a e 10b formam um portal 103 conjuntamente com as vigas laterais 100c1 e 100c2. A figura 20b mostra um portal 13 formado pelas respectivas vigas. Uma pluralidade de portais pode ser prevista sobre o navio, mutuamente espaçados no sentido longitudinal do navio.

Outrossim, braços de reforço 101a3, 101b3 foram aplicados de maneira a ligar vigorosamente a estrutura de suporte com a estrutura de convés. Os braços de reforço 101a3, 101 b3 sobressaem lateralmente dos lados internos 51 da estrutura de suporte e são rigidamente ligados com o lado inferior da estrutura de convés.

E igualmente possível, que a parte esquerda 24a da estrutura de suporte e a parte direita 24b da estrutura de suporte sejam previstas na forma de vigas que se estendem da seção de casco inferior para a estrutura de convés, em que as vigas têm uma largura que é substancialmente igual à largura da parte esquerda 24a respectivamente a parte direita 24b da estrutura de suporte 24 propriamente dita.

Na presente modalidade, conforme pode ser visto na fig. 20B, os elementos 107a formam um corpo (ou alma) da viga, e os elementos 100al, 100a2 formam os flanges da dita viga. De maneira análoga, o elemento 107b é um corpo (ou alma) de uma viga direita.

Conforme a figura 20c mostra, as vigas ou braços locais 101a3, 101b3 podem ser arredondados.

A figura 20D mostra que uma parte de convés 105 do portal 103 também pode compreende uma viga retangular 105, de preferência franqueando a inteira altura 106 da estrutura de convés 26.

E possível que a parte esquerda 24a e a parte direita 24b da estrutura de suporte 24 sejam previstas na forma de vigas retangulares 109a, 109b que têm uma largura 111 que é substancialmente igual à largura da parte esquerda 24a e da parte direita 24b da estrutura de suporte 24.

A estrutura de suporte 24 é rigidamente ligada com as vigas laterais 101cl, 101c2oua viga retangular 105 de maneira a suportar as forças secionadoras que resultam de uma carga diferente sobre a seção de casco inferior esquerda e direita 22a, 22b e que compelem a seção de casco inferior esquerda 22a a se deslocar, isto é, se transladar ou girar em relação à seção de casco inferior direita 22b.

As figuras 23 e 24 mostram possíveis dispositivos de redução de embate de ondas 110 previstos próximo ao lado inferior 40 da estrutura de convés 26. Os dispositivos de redução de embate são configurados para reter o ar que é comprimido pela água e assim servem como um amortecedor para a força da onda 112 colidindo com o lado inferior da estrutura de convés.

Na figura 23, os dispositivos redutores de embate são triangulares e na figura 24, eles são em forma de tubo.Qualquer outra forma suscetível de reter o ar que pode servir como um amortecedor, ou quaisquer outros recursos próprios para atuar como um amortecedor são também viáveis Os dispositivos redutores do embate de ondas absorvem uma parte substancial da energia cinética das ondas, reduzindo o impacto sobre a estrutura de convés.

Será evidente aqueles versados na técnica que numerosas alterações nos detalhes e na disposição das partes podem ser introduzidas através de uma gama considerável sem se afastar do espírito da invenção e do âmbito das reivindicações.

Claims (38)

1. Navio semi-submersível caracterizado pelo fato de que compreende: - pelo menos uma seção de casco inferior que define um primeiro volume de deslocamento de água; - uma estrutura de suporte conectada com a pelo menos uma seção de casco inferior e se estendendo para cima da pelo menos uma seção de casco inferior, em que a estrutura de suporte tem uma área de plano de água que é substancialmente menor que a área de plano de água da pelo menos uma seção de casco inferior; - uma estrutura de convés conectada com a estrutura de suporte, em que a estrutura de convés é prevista a uma distância acima da pelo menos uma seção de casco inferior; - um sistema de lastro para variar controlavelmente o calado do navio de tal maneira que a um primeiro calado a pelo menos uma seção de casco inferior pode ser prevista pelo menos em parte acima da linha de água e em um segundo calado a estrutura de suporte pode ser prevista pelo menos parcialmente abaixo da linha de água; em que o conjunto da dita pelo menos uma seção de casco inferior, a estrutura de suporte e a estrutura de convés compreende reforços estruturais, de tal modo que o navio é suficientemente robusto para substancialmente com segurança sobreviver a uma tempestade ao primeiro calado.

2. Navio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte define uma ou mais aberturas entre a estrutura de convés e a pelo menos uma seção de casco para permitir que pelo menos uma parte de uma onda passe substancialmente através de uma ou mais aberturas sem colidir com o navio quando o navio está posicionado ao segundo calado.

3. Navio de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita distância é suficientemente pequena e a área de plano de água da seção de casco inferior é suficientemente grande para que quando o navio está posicionado ao primeiro calado o navio pode substancialmente com segurança sobreviver a um temporal com uma quantidade de carga de convés e/ou equipamento igual a pelo menos 0,15 vezes um deslocamento do navio.

4. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, caracterizado pelo fato de que é configurado de tal modo que a relação admissível de carga de convés e equipamento para o deslocamento ao primeiro calado Ia é pelo menos de 0,20.

5. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -4, caracterizado pelo fato de que a distância entre a pelo menos uma seção de casco e a estrutura de convés é de mais de 12 metros e menos de 18 metros.

6. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -5, caracterizado pelo fato de que ele é configurado para ter um período de erguimento de ondas natural maior que 4 segundos e menor que 14 segundos ao primeiro calado.

7. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -6, caracterizado pelo fato de que ele é configurado para ter um período de erguimento de ondas natural maior que 8 segundos e menor que 12 segundos ao primeiro calado.

8. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -7, caracterizado pelo fato de que ele é configurado para ter um período de erguimento de ondas natural maior que 14 segundos ao segundo calado.

9. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -8, caracterizado pelo fato de que ele é configurado para ter um período de balanço e cabeceio natural maior que 14 segundos ao segundo calado.

10. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -9, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma seção de casco inferior é configurada como um único corpo.

11. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -10, caracterizado pelo fato de que na pelo menos uma seção de casco inferior, a estrutura de suporte e a estrutura de convés conjuntamente definem um perfil retangular, para conferir resistência ao navio.

12. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -11, caracterizado pelo fato de que a dita distância é suficientemente pequena, para que quando o navio está posicionado ao primeiro calado o navio pode substancialmente com segurança sobreviver a um temporal de inverno no Oceano Atlântico Setentrional.

13. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - -12, caracterizado pelo fato de que ele compreende uma seção de casco auxiliar prevista a uma distância acima da seção de casco inferior, a seção de casco auxiliar tendo uma área de plano de água que é substancialmente maior que a área de plano de água da estrutura de suporte, o navio sendo submersível a um terceiro calado na linha de água e uma parte da seção de casco auxiliar está posicionada acima da linha de água.

14. Navio de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que é configurado de tal modo que no terceiro calado, o período de erguimento de ondas natural é inferior a 10 segundos.

15. Navio de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que é de configurado tal modo que ao terceiro calado, o período de erguimento de ondas natural é inferior a 8 segundos.

16. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que a seção de casco auxiliar é integrada com o conjunto de convés.

17. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -16, caracterizado pelo fato de que a distância entre o lado inferior da estrutura de convés e a pelo menos uma seção de casco inferior é suficiente para substancialmente prevenir que ondas de temporal colidam com o lado inferior da estrutura de convés com uma grande força quando o navio está ao primeiro calado.

18. Navio de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as ondas de temporal têm uma altura de onda significativa Hs de 16 a 17 metros.

19. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -18, caracterizado pelo fato de que a distância entre o lado inferior da estrutura de convés e a pelo menos uma seção de casco inferior é suficiente para prevenir que ondas de altura moderada significativa colidam com o lado inferior da estrutura de convés quando o navio está posicionado ao segundo calado.

20. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -19, caracterizado pelo fato de que a dita distância é suficiente para realizar no segundo calado; • instalação de guindaste a uma altura de onda significativa Hs de 2 a 4 metros; • assentamento de dutos a uma altura de onda significativa Hs de 3 a 6 metros; e/ou • uma operação de sondagem a uma altura de onda significativa Hs de 3 a 10 metros.

21. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - -20, caracterizado pelo fato de que a largura de estrutura de convés é pelo menos 10% maior que uma largura da pelo menos uma seção de casco inferior, de preferência 20% maior, mais preferivelmente de 25% maior.

22. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -21, caracterizado pelo fato de que a largura da estrutura de suporte aumenta em uma direção ascendente em relação a pelo menos uma parte da altura da estrutura de suporte.

23. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -22, caracterizado pelo fato de que o comprimento do navio é de pelo menos duas vezes a largura da estrutura de suporte.

24. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -23, caracterizado pelo fato de que o comprimento da pelo menos uma seção de casco inferior é de pelo menos duas vezes a largura da pelo menos uma seção de casco inferior e/ou de duas vezes a largura da estrutura de convés.

25. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -24, caracterizado pelo fato de que a estrutura de convés compreende dispositivos de reforço configurados para conferir resistência à estrutura de convés para permitir que ondas entrantes exerçam altas forças sobre a estrutura de convés.

26. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -25, caracterizado pelo fato de que a seção de casco auxiliar compreende dispositivos de reforço configurados para conferir resistência à seção de casco auxiliar, de tal maneira que a seção de casco auxiliar seja suscetível de suportar forças devido às ondas de temporal colidirem com a seção de casco auxiliar.

27. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1- -26, caracterizado pelo fato de que o sistema de lastro é configurado para rapidamente compensar uma rápida variação em uma carga externa, particularmente decorrente de uma operação de levantamento por guindaste, para manter o adernar e o abicar do navio relativamente reduzido;

28. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -9 e 11 a 27, caracterizado pelo fato de que a seção de casco inferior compreende duas partes de casco inferiores definindo um espaço intermediário entre as duas partes de casco inferiores.

29. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -9 e 11 a 28, caracterizado pelo fato de que compreende uma parte de casco inferior esquerda e uma parte de casco inferior direita, o dito espaço sendo previsto entre as partes de casco inferior esquerda e direita.

30. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 e 11-29, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um portal de reforço rígido (103) para reforçar o navio, o portal ligando rigidamente a pelo menos uma seção de casco inferior, a estrutura de suporte e a estrutura de convés reciprocamente.

31. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 e 11-30, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um portal -103, o portal (103) constando de: - uma parte esquerda se estendendo para cima da parte esquerda da seção de casco inferior no sentido da estrutura de convés; - uma parte direita se estendendo para cima da parte direita da seção de casco inferior no sentido da estrutura de convés; - uma parte de convés se estendendo lateralmente próxima à estrutura de convés e conectada com a parte esquerda e direita.

32. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 e 11 a 31, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte compreende uma parte esquerda 24a e uma parte direita 24b posicionadas à uma distância entre si.

33. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-0 e 11 - 32, caracterizado pelo fato de que a parte esquerda da estrutura de suporte 24 compreende uma viga retangular 109a tendo uma largura 111 que é substancialmente igual à largura da parte esquerda 24a, e em que a parte direita 24b da estrutura de suporte 24, compreende uma viga retangular 109a tendo uma largura 111 que é substancialmente igual à largura da parte direita -24a;

34. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 e 11-33, caracterizado pelo fato de que a parte esquerda (24a) respectivamente a parte direita (24b) da estrutura de suporte compreende uma viga tendo dois flanges (lOOal, 100a2; IOObl5 100b2) e um corpo de interligação (107a, 107b). em que a largura total (111) dos flanges e do corpo é substancialmente igual à largura da parte esquerda (24a) respectivamente parte direita (24b) da estrutura de suporte.

35. Navio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-9 e 11-34, caracterizado pelo fato de que dispositivos amortecedores (100) são previstos próximo a um lado inferior (40) da estrutura de convés, para amortecer a força de uma onda colidindo com o lado inferior da estrutura de convés.

36. Navio de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que os dispositivos amortecedores (100) compreendem uma cavidade (115) dotada de uma abertura (117) em sua extremidade inferior, a cavidade configurada para causar o ar na cavidade a ser comprimido por uma onda entrante (112) desse modo amortecendo a força da onda sobre o lado inferior (40) da estrutura de convés.

37. Método para operar um navio semi-submersível, o método caracterizado pelo fato de que compreende proporcionar um navio compreendendo: - pelo menos uma seção de casco inferior que define um primeiro volume deslocador de água; - uma estrutura de suporte conectada com a pelo menos uma seção de casco inferior e se estendendo para cima da pelo menos uma seção de casco inferior e se estendendo para cima da pelo menos uma seção de casco inferior, em que a estrutura de suporte tem uma área de plano de água que é substancialmente menor que a área de plano de água da pelo menos uma seção de casco inferior; - uma estrutura de convés conectada com a estrutura de suporte, em que a estrutura de convés é prevista a uma distância acima da pelo menos uma seção de casco inferior; - um sistema de lastro para controlavelmente variar o calado do navio de tal maneira que a um primeiro calado a pelo menos uma seção de casco inferior pode ser prevista pelo menos em parte acima da linha de água e a um segundo calado a estrutura de suporte pode ser prevista pelo menos parcialmente abaixo da linha de água; em que o conjunto da dita pelo menos uma seção de casco inferior, da estrutura de suporte e da estrutura de convés compreende reforços estruturais, de tal modo que o navio é suficientemente robusto para substancialmente seguramente sobreviver a um temporal ao primeiro calado; o método compreendendo mover o navio do primeiro calado para o segundo calado ou vice versa.

38. Método de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que o navio (20) compreende uma seção de casco auxiliar (76) prevista a uma distância acima da seção de casco inferior (22), em que o navio (20) é posicionado a um terceiro calado em que a seção de casco auxiliar (76) está parcialmente acima da linha de água (9) e parcialmente abaixo da linha de água (9).