BRPI1012045B1

BRPI1012045B1 - dispositivo de acoplamento

Info

Publication number: BRPI1012045B1
Authority: BR
Inventors: Ole-Magne Gilde; Jon Høvik; Der Woude Rients Van; Birger Øya; Tor Vidar Øya
Original assignee: Aker Pusnes As; Macgregor Norway As
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2019-12-10
Also published as: JP5771606B2; RU2011150946A; US20150247599A1; CA2763252A1; KR20120057586A; AU2010253533A1; NO337059B1; US9334994B2; EP2435745B1; SG176606A1; US9163765B2; WO2010137990A1; BRPI1012045A2; EP2435745A1; RU2527819C2; CA2763252C; JP2012528287A; CN102449370A; US20120133122A1; CN102449370B

Abstract

"dispositivo de acoplamento" a presente invenção proporciona um dispositivo de acoplamento, para conectar uma primeira carcaça de acoplamento (12) com uma segunda carcaça de acoplamento (20). a primeira carcaça de acoplamento (12) compreende um elemento guia (101; 201; 301a-e; 401b,c; 501b-d) que se estende a partir da primeira carcaça de acoplamento (12) e apresenta uma extremidade livre (102; 202; p) a uma distância (h) do eixo central (a-a) da primeira carcaça de acoplamento. a segunda carcaça de acoplamento (20) compreende um receptáculo (123; 223; 323; 423; 523) para o elemento guia e meios de !racionamento (8) para puxar o elemento guia para dentro do receptáculo, ditos meios de !racionamento (8) sendo conectados à extremidade livre do elemento guia (102; 202; p). a invenção permite à primeira carcaça de acoplamento ser tracionada na direção do receptáculo, com um ângulo que não coincide com o eixo central (a-a), e quando o elemento guia está no lugar, no interior do receptáculo, o eixo central (a-a) da primeira carcaça de acoplamento e o eixo central (b-b) da segunda carcaça de acoplamento se tornam alinhados e coincidentes, e as duas carcaças são rotacionalmente alinhadas.

Description

“DISPOSITIVO DE ACOPLAMENTO” Campo Técnico da Invenção [001] A presente invenção está relacionada à transferência de fluidos entre duas embarcações. Mais especificamente, a invenção se refere a um dispositivo de conexão para transferência de fluidos. A invenção é particularmente útil em um sistema para transferência offshore de gás natural liquefeito, por exemplo, entre uma embarcação de produção e um navio tanque.

Descrição do estado da técnica [002] O estado da técnica inclui um sistema para carregamento offshore criogênico, especialmente, um sistema para transferência de gás liquefeito natural (doravante referido como GNL) entre duas embarcações flutuantes. Um sistema desse tipo é descrito no documento WO 01/34460, que descreve uma unidade de tração e conexão, compreendendo um funil de tração que compreende uma fenda, dita unidade sendo montada em uma posição inclinada na proa do navio tanque. O funil apresenta uma parte externa que diverge para fora, que passa suavemente dentro de uma parte cilíndrica interna, constituindo um dispositivo guia primário para a cabeça do acoplamento. O funil é também provido de um dispositivo guia secundário, na forma de duas fendas guias que se estendem longitudinalmente, tendo uma grande largura na abertura de introdução e sendo convergente na direção interna para uma largura que corresponde aos braços de sustentação de colunas guias na cabeça do acoplamento, de modo que os braços de sustentação deslizarão nas fendas guias, enquanto as colunas guias irão se dispor exteriormente ao funil.

[003] O sistema do estado da técnica referido acima é projetado para conectar diversas mangueiras em uma operação. Assim, a quantidade total de massa submetida ao movimento dinâmico durante a conexão pode ser considerável.

[004] Além disso, esse sistema é projetado para ser conectado em uma configuração com um predeterminado ângulo das mangueiras. Qualquer desvio desse ângulo pode criar grandes momentos de flexão nas mangueiras. Esses momentos de flexão serão introduzidos nas colunas guias durante a entrada destas. Os sistemas de colunas guias não tem a funcionalidade do estabelecimento de significativa alavancagem para alinhamento das cargas, antes que estas ocorram. Isso pode criar uma inaceitável resistência durante a tração.

[005] O estado da técnica também inclui o documento U.S. 2004/0011424 A1, o qual descreve um dispositivo de alinhamento tendo um cone 51 com uma seção transversal circular e duas lâminas laterais diametralmente opostas 55, em que quando o cone 51 se engata com um elemento tipo trompa 44, os mesmos se alojam em fendas laterais diametralmente opostas 56, providas na parte frontal alargada do elemento tipo trompa 44. A largura dessas fendas se torna crescentemente mais estreita na extremidade e após a extremidade de recepção da lâmina. Preferivelmente, o dispositivo de alinhamento compreende dois elementos de alinhamento cônicos do tipo cone 51, dispostos diametralmente opostos entre si ao longo de um plano horizontal e cooperando com dois elementos de alinhamento tipo trompa 44. Nesse caso, o módulo de fixação deverá ser equipado com dois guinchos do tipo referenciado como 47 ou com um guincho tendo dois tambores.

[006] No estado da técnica, o cabo de tração é conectado ao tubo flexível, de modo que a direção de tração seja mais ou menos alinhada com o eixo geométrico longitudinal do tubo flexível. O peso da instalação final da mangueira pode criar um significativo desvio angular entre o cabo de tração e a mangueira e, eventualmente, o sistema guia. Isso pode criar problemas na entrada inicial no funil. As fendas que são citadas como presentes nos dispositivos de acoplamento do estado da técnica também representam um potencial prejuízo ou limitação operacional, na medida em que o cabo de tração pode ficar obstruído dentro das fendas, provocando danos ao equipamento e interrupção das operações.

[007] A presente Requerente idealizou e implementou a presente invenção para superar os inconvenientes até aqui citados e para obter adicionais vantagens.

Sumário da invenção [008] A invenção proporciona um dispositivo de acoplamento, para conectar uma primeira carcaça de acoplamento e uma segunda carcaça de acoplamento, caracterizado pelo fato de que a primeira carcaça de acoplamento compreende um elemento guia que se estende a partir da primeira carcaça de acoplamento e apresenta uma extremidade livre a uma distância do eixo geométrico central da primeira carcaça de acoplamento, a segunda carcaça de acoplamento compreende um receptáculo para o elemento guia e elementos de tração para puxar o elemento guia para dentro do receptáculo, ditos elementos de tração sendo conectados à extremidade livre do elemento guia, pelo que a primeira carcaça de acoplamento é tracionada na direção do receptáculo, com um ângulo que não coincide com o eixo geométrico central, e quando o elemento guia está no lugar, no interior do receptáculo, o eixo geométrico central da primeira carcaça de acoplamento e o eixo geométrico central da segunda carcaça de acoplamento se tornam alinhados e coincidentes, e as duas carcaças são alinhadas de maneira rotacional.

[009] Em uma modalidade, a cabeça do elemento guia apresenta um formato de esfera, e uma parte de base do elemento guia apresenta uma seção transversal substancialmente retangular e fina, com seu lado longo se estendendo ao longo do referido eixo.

[010] Em uma modalidade, o receptáculo apresenta um formato retangular tipo boca de sino.

[011] Em uma modalidade, os formatos de seção transversal do elemento guia e do receptáculo são não circulares, isto é, são principalmente retangulares, oblongos, ovais, triangulares, etc., pelo que, são proporcionados momentos inclinantes laterais, longitudinais e rotacionais para a primeira carcaça de acoplamento, a força de tração exercida pelos elementos de tração se dispõe em uma direção que é mais inclinada que o eixo geométrico central da primeira carcaça de acoplamento.

[012] Em uma modalidade, o receptáculo é disposto em uma estrutura de engate, sendo deslizável entre uma posição estendida, na qual o elemento guia pode ser puxado para dentro do receptáculo, e uma posição retraída na qual a primeira carcaça de acoplamento e a segunda carcaça de acoplamento são conectadas.

[013] Preferivelmente, a primeira carcaça de acoplamento é conectada a uma tubulação flexível, para transferência de GNL ou GNL evaporado, e a segunda carcaça de acoplamento é conectada a uma tubulação em uma embarcação, para transferência de GNL ou GNL evaporado entre a tubulação flexível e um tanque de armazenamento na referida embarcação.

[014] Ao aplicar a força de tração à extremidade livre da coluna guia, isto é, a uma distância do eixo geométrico longitudinal do tubo flexível, é obtido um momento de inclinante para a cabeça de acoplamento, que facilita a entrada da coluna guia dentro do receptáculo de coluna guia.

[015] A geometria da coluna guia, receptáculo de coluna guia e estrutura de engate é tal que os movimentos do tubo flexível são alinhados na direção de tração do movimento, de modo oposto à direção do eixo longitudinal do tubo flexível. Os formatos complementares de seção transversal da coluna guia e receptáculo de coluna guia são não circulares, isto é, principalmente retangulares, oblongos, ovais, triangulares, etc., pelo que, são proporcionados tipos de torques laterais, longitudinais e rotacionais para o tubo flexível e sua cabeça de acoplamento.

[016] A força de tração no tubo flexível, conforme exercida pelo cabo de tração, se dispõe em uma direção que se desvia daquela (preferivelmente, mais inclinada) do eixo geométrico central de tubo flexível na região da extremidade livre. A força de tração é aplicada em um ponto que se dispõe fora do eixo geométrico central do tubo flexível.

[017] O dispositivo guia de acordo com a invenção proporciona um alinhamento do tubo e do eixo de acoplamento e um alinhamento rotacional dos eixos alinhados.

Breve Descrição dos Desenhos [018] Essas e outras características da invenção se tornarão evidentes da descrição seguinte de formas preferenciais de modalidades, apresentadas como exemplos não restritivos, fazendo-se referência aos desenhos anexos, onde as mesmas referências numéricas se referem a componentes similares, e em que: - a figura 1a representa um esboço original, ilustrando em vista lateral um sistema de duas embarcações atracadas uma à outra, e tendo tubos flexíveis se estendendo entre as mesmas; - a figura 1b representa um esboço original, ilustrando em uma vista superior o sistema ilustrado na figura 1; - as figuras 2a-2c representam vistas em perspectiva, ilustrando uma primeira modalidade do dispositivo de conexão de acordo com a invenção, em três diferentes estados, isto é: - a figura 2a mostra a coluna guia antes de entrar no receptáculo de coluna guia; - a figura 2b mostra a coluna guia no interior do receptáculo de coluna guia e o receptáculo se dispondo em uma posição estendida; e - a figura 2c mostra o receptáculo de coluna guia em uma posição retraída e o acoplamento em um estado conectado; - a figura 3 é uma vista lateral, em corte parcial, do dispositivo de conexão, conforme ilustrado na figura 2b; - as figuras 4a-4d ilustrando uma segunda modalidade do dispositivo de conexão de acordo com a invenção, em quatro diferentes estados, isto é: - a figura 4a mostra a coluna guia antes de entrar no receptáculo de coluna guia; - a figura 4b mostra a coluna guia em uma primeira posição, parcialmente no interior do receptáculo de coluna guia; - a figura 4c mostra a coluna guia em uma segunda posição, parcialmente no interior do receptáculo de coluna guia; e - a figura 4d mostra a coluna guia em uma posição instalada, no interior do receptáculo de coluna guia e o acoplamento em um estado conectado; cada uma das figuras 4a-4d contém quatro desenhos, em que os desenhos (i) e (ii) representam vistas em perspectivas, o desenho (iii) é uma vista lateral e o desenho (iv) é uma vista em corte longitudinal de (iii); - a figura 5 ilustra uma terceira modalidade do dispositivo de conexão de acordo com a invenção, contendo três desenhos, onde os desenhos (i) e (iii) são vistas em perspectiva e o desenho (ii) é uma vista lateral; - a figura 6 ilustra uma quarta modalidade da invenção, onde os desenhos (i) e (ii) são vistas em perspectiva de duas variantes de elementos guias dessa modalidade, e os desenhos (iii) e (iv) são vistas de uma terceira variante de um elemento guia, em cooperação com um receptáculo de elemento guia; - a figura 7 ilustra uma quinta modalidade da invenção, onde os desenhos (i) e (ii) são vistas em perspectiva de duas variantes de elementos guias dessa modalidade, e os desenhos (iii) e (iv) são vistas de uma terceira variante de um elemento guia, em cooperação com um receptáculo de elemento guia.

Descrição Detalhada de Modalidades Preferidas [019] As figuras 1a e 1b representam esboços originais, ilustrando uma disposição na qual o dispositivo de conexão de acordo com a invenção pode ser usado;

[020] Uma embarcação de produção 1 e um navio tanque 2 (dos quais apenas são mostradas algumas partes), se encontram flutuando na água W e atracados entre si em uma configuração de tendem, por meio de um par de espias duplas 3 em uma disposição de aranha. A distância entre as embarcações pode ser mantida, por exemplo, pelo navio tanque 2 mantendo uma força de tração à ré, desse modo, mantendo as espias esticadas. A embarcação de produção 1 pode, por exemplo, ser um navio tanque tipo FPSO de GNL, atracado a uma torre, que pode livremente grimpar. Essa disposição é bem conhecida na técnica.

[021] A embarcação de produção 1 é adaptada com uma chamada estrutura em “A” 4, articuladamente montada ao convés da embarcação de produção, conforme indicado pela seta dupla mostrada na figura 1a. Três tubos flexíveis substancialmente paralelos 5 se estendem entre as embarcações, dois dos quais são designados para transferência de GNL, enquanto o terceiro é designado para retornar o GNL vaporizado do navio tanque 2 para a embarcação de produção 1. Esses tubos podem ser, por exemplo, tubos flexíveis corrugados CRYODYN de aço inoxidável, isolados a vácuo. Os tubos flexíveis 5 são suportados por uma estrutura em “A” 4 e cada tubo 5 compreende na sua extremidade livre uma cabeça de acoplamento 16 para ser introduzida dentro de respectivos receptáculos em uma unidade de tração e conexão 6, disposta no navio tanque 2.

[022] Em uma típica operação de tração e conexão dos tubos flexíveis 5, a proa do navio tanque 2 é equipada com guinchos de tração (não mostrado) e receptáculos, que serão descritos a seguir. Quando a estrutura em “A” tiver sido posicionada com uma adequada inclinação, as três cabeças de acoplamento 16 (normalmente, simultaneamente) são puxadas ao longo da embarcação de produção 1, para a unidade de tração e conexão 6 na região da proa do navio tanque 2, e depois puxadas e travadas uma a uma. As figuras 1a e 1b mostram os tubos flexíveis 5 nesse estado acoplado e travado, no qual a transferência de fluido entre as embarcações pode ocorrer.

[023] Cada cabeça de acoplamento 16 compreende um flange de conexão 15, uma válvula esférica 12 e uma junta articulada 10. Na unidade de tração e conexão 6 se dispõe uma unidade de engate e conexão para cada cabeça de acoplamento 16, compreendendo um guincho de tração, cabeça de acoplamento 20 com conector, válvula esférica e um flange 21.

[024] A invenção se refere a um dispositivo de conexão para transferência de fluidos entre as embarcações, e os detalhes desse dispositivo de conexão e do associado procedimento de conexão serão agora descritos mais detalhadamente.

Descrição de uma Primeira Modalidade [025] Uma primeira modalidade da invenção será agora descrita, fazendo-se referência às figuras 2a-2c, e também à figura 3.

[026] A figura 2a ilustra um estado preliminar de um processo de conexão, onde uma cabeça de acoplamento 16 foi puxada por um cabo de tração 8, conectado a uma coluna guia 101, para uma posição próxima da unidade de tração e conexão 6. Conforme é do conhecimento de uma pessoa versada na técnica, a outra extremidade do cabo de tração 8 é conectada a uma disposição convencional de guincho de tração (não mostrado) no navio tanque 2. Na figura 2b, a coluna guia no tubo flexível 5 apresenta a unidade de tração e conexão 6 introduzida e a figura 2c mostra o dispositivo de conexão em um estado acoplado e travado, isto é, o estado que é esquematicamente ilustrado pelas figuras 1a-1b.

[027] Com referência inicialmente à figura 2a, o tubo flexível 5 está próximo de sua extremidade livre, sendo provido de uma cabeça de acoplamento 16, compreendendo uma carcaça de válvula esférica 12 tendo um primeiro flange 15 para conexão a um correspondente segundo flange 21 na carcaça de acoplamento 20 no navio tanque 2. A válvula esférica é aberta por meio de um acionador de válvula 14 após a conexão, o que já é conhecido no estado da técnica.

[028] A cabeça de acoplamento 16 compreende adicionalmente uma coluna guia 101, conectada ao tubo flexível por meio de uma adequada disposição de aperto 104. A coluna guia 101 compreende uma parte de cabeça 102 na sua extremidade livre externa; uma parte de base interna 105 e uma parte de pescoço intermediária 103. A cabeça 102 da coluna guia é comparativamente pequena, nessa modalidade, preferivelmente, compreendendo um formato esférico. A parte de base 105 apresenta uma seção transversal substancialmente retangular e fina, e o seu lado longo se estende ao longo do eixo geométrico central do tubo flexível. A parte intermediária 103 também tem uma seção transversal substancialmente retangular e fina na direção da parte de base, e o lado da parte intermediária que se defronta com a carcaça da válvula 12 é substancialmente reto e alinhado substancialmente em paralelo com o eixo geométrico central da carcaça de válvula (ver a figura 3). A cabeça de acoplamento 16 é conectada ao tubo flexível 5 por meio de uma junta articulada 10.

[029] A unidade de tração e conexão 6 é articuladamente conectada ao navio tanque 2 (apenas a estrutura de suporte imediata do navio tanque é mostrada na figura 2a), através de uma montagem de pêndulo 26a, 26b. Essa montagem de pêndulo (ou suspensão Cardan) da unidade de tração e conexão 6 garante uma conexão de momento livre.

[030] A estrutura de montagem de pêndulo é projetada para suportar as cargas externas do sistema de mangueira e conector. Essa estrutura é termicamente isolada do sistema de tubulação às vezes frio no flange de montagem da carcaça de acoplamento 20. Os eixos geométricos de rotação do sistema de tubulações são coincidentes com os eixos geométricos do sistema de pêndulo, sob temperatura ambiente. O sistema de tubulações é elasticamente disposto, de modo a permitir deflexões térmicas.

[031] A carcaça de acoplamento 20 compreende o segundo flange 21 acima mencionado, uma pluralidade de garras de travamento 22, um acionador de travamento 23 e elementos de ativação 24. Quando o primeiro flange 15 é trazido em contato com o segundo flange 21, o acionador 23 gira os elementos de ativação, pelo que as garras de travamento 22 se engatam com o primeiro flange 15 e estabelecem a conexão. Nesse estágio, o acionador de válvula 14 é operado, as válvulas esféricas são abertas, e os fluidos podem circular a partir do tubo flexível 5 e dentro da tubulação 25 no navio tanque. Esse conector de válvula pode ser de um tipo conhecido no estado da técnica, por exemplo, o “Bow Connector System - Sistema de Conector de Proa", desenvolvido e comercializado por MIB Italiana S.p.a. Nas figuras, a tubulação 25 entre a válvula e os tanques de armazenamento a bordo é somente parcialmente mostrada, na medida em que isso é do conhecimento do estado da técnica, não constituindo nenhum elemento de auxílio para o entendimento da presente invenção.

[032] Disposta na unidade de tração e conexão 6 se apresenta uma estrutura de engate 122, nessa modalidade, tendo uma polia 126 param o cabo de tração 8. A estrutura de engate 122 compreende um receptáculo de coluna guia 123, configurado para acomodar e suportar pelo menos uma parte da coluna guia 101, conforme será explicado em maiores detalhes, abaixo. O receptáculo de coluna guia 123 é móvel na estrutura de engate 122, entre uma posição estendida (ilustrada pela figura 2a) e uma posição retraída (ilustrada pela figura 2c). Na modalidade ilustrada, esse movimento do receptáculo de coluna guia 123 é um movimento recíproco com relação à estrutura de engate 122, por meio de um ou mais acionadores 130. Os acionadores de receptáculo 130 podem ser acionadores hidráulicos ou podem ser macacos rosqueados. O receptáculo de coluna guia 123 compreende um furo de amarração 124 - dentro do qual a coluna guia é também puxada - e é convenientemente equipado com um par de rolos guias 125. A figura 2a ilustra como o formato e posicionamento da coluna guia 101 e o fato do cabo de tração ser conectado à cabeça da coluna guia 102, a direção da força exercida no tubo flexível 5 difere da direção do eixo geométrico central do tubo flexível. Isso garante que um significativo braço de alavanca é estabelecido, antes de as cargas laterais serem aplicadas, e um momento de torque é gerado no tubo, servindo para alinhamento do mesmo na fase final da entrada da coluna guia no receptáculo da coluna guia.

[033] Na figura 2b, a coluna guia 101 foi puxada para dentro do receptáculo de coluna guia 123 e travada nessa posição por uma adequada disposição de travamento, tal como um pino (não mostrado), que se estende através de furos correspondentes 106, 127 na coluna guia e no receptáculo de coluna guia, respectivamente. Essa disposição de travamento - que é conhecida no estado da técnica e não precisa ser adicionalmente descrita - permite que o tensionamento no cabo de tração 8 seja aliviado, na medida em que a coluna guia 101 nesse estado é conectada ao receptáculo de coluna guia 123. A cabeça da coluna guia 102, que é de formato esférico, é adicionalmente suportada por meio de rolos 128a, 128b no receptáculo 123.

[034] O interior do receptáculo da coluna guia compreende uma geometria que é complementar à geometria da coluna guia, conforme explicado acima. O receptáculo da coluna guia compreende uma abertura substancialmente retangular em formato de funil, para acomodação da seção transversal substancialmente retangular e fina da parte de base 105.

[035] A posição ilustrada na figura 2b é também ilustrada em uma vista lateral e em um desenho em corte parcial na figura 3. A figura 3 ilustra como a cabeça da coluna guia 102 é suportada pelos dois rolos 128a, 128b e como o lado da parte intermediária 103, o qual se defronta com a carcaça de válvula, é substancialmente alinhado em paralelo com o eixo geométrico central de carcaça de válvula, e suportado pelo rolo inferior 128b. Além de ser vantajosa para a operação de tração e alinhamento, essa característica é também particularmente útil em uma situação chamada de “desconexão rápida”, isto é, quando a cabeça de acoplamento 16 é liberada mediante desgaste ou corte do cabo, sem estender a estrutura de engate deslizável 122. Esse particular formato da coluna guia (nessa modalidade, a parte intermediária) garante que a cabeça de acoplamento se moverá para fora da carcaça de acoplamento 20, embora inicialmente seguindo um percurso aproximadamente paralelo aos eixos geométricos centrais a-a e b-b (ver a figura 3), antes de cair fora e distante do receptáculo 123. Portanto, uma operação de desconexão rápida pode ser executada sem o risco de danificar os flanges da válvula.

[036] A figura 3 também mostra como o interior do receptáculo da coluna guia 123 compreende um formato que é complementar ao formato da coluna guia, desse modo, garantindo que o eixo geométrico central a-a do tubo flexível 5 seja alinhado com o eixo geométrico central b-b da carcaça de acoplamento 20. Em outras palavras, os dois eixos geométricos são coincidentes, uma vez a coluna guia esteja no lugar, dentro do receptáculo de coluna guia.

[037] A figura 3 também mostra como a cabeça da coluna guia 102 - onde o cabo de tração é fixado - se estende a uma distância h do eixo geométrico central a-a do tubo flexível, e como a direção de tração pelo cabo de tração se desvia do eixo geométrico central a-a por meio de um ângulo α.

[038] A dupla seta M na figura 3 indica que o receptáculo de coluna guia 123 é móvel de um lado para o outro na estrutura de engate 122, paralelo ao eixo geométrico central b-b.

[039] Portanto, uma vez a coluna guia 101 tenha sido fixada dentro do receptáculo de coluna guia 123, conforme ilustrado nas figuras 2b e 3, e os dois eixos a-a e b-b acima mencionados sejam coincidentes, os dois flanges 15, 21 podem ser equiparados de uma maneira segura e controlada, através da movimentação do receptáculo de coluna guia 123 para sua posição retraída e o acoplamento pode ser feito e travado conforme descrito acima. Nesse estágio, quando o tubo flexível é alinhado com a carcaça de acoplamento 20, os dois flanges 15, 21 podem ser preparados para nivelamento, pelo que coberturas protetoras, etc., podem ser removidas de uma maneira controlada e segura.

[040] O estado montado e travado é ilustrado pela figura 2c, onde o receptáculo móvel de coluna guia 123 foi movimentado (pelos acionadores 130) para uma posição retraída na estrutura de engate, pelo que os flanges são conectados e travados.

Descrição de uma Segunda Modalidade [041] Uma segunda modalidade da invenção será agora descrita fazendo-se referência às figuras 4a-4d. Nessas figuras, que são esboços originais, são mostrados apenas os elementos que são necessários para explicar a invenção. Uma pessoa versada na técnica entenderá que componentes auxiliares são exigidos para uma aplicação prática, por exemplo, com base na informação provida pelas figuras 1-3 e conforme descrito anteriormente.

[042] A figura 4a ilustra um estado preliminar de um processo de conexão, onde o cabo de tração 8 fixado à coluna guia 201 puxou o tubo flexível 5 para uma posição na proximidade da unidade de tração e conexão 6. Como na primeira modalidade, a coluna guia 201 se estende a uma distância h do eixo geométrico central a-a do tubo flexível (ver o desenho (iii)) e o cabo de tração 8 é fixado na extremidade livre 201 ou cabeça 202 da coluna guia. Como na primeira modalidade, o ângulo de tração no tubo flexível se desvia do eixo geométrico central do tubo flexível.

[043] Nessa segunda modalidade, a unidade de tração e conexão 6 compreende um receptáculo de coluna guia 223, que é fixo com relação à estrutura de engate 222. Entretanto, o receptáculo de coluna guia 223 pode ser também disposto de maneira deslizável com relação à estrutura de engate 222, de modo similar à disposição da primeira modalidade.

[044] Nessa segunda modalidade, a coluna guia 201 e o receptáculo de coluna guia 223 compreendem, de forma complementar, formatos de boca de sino. Conforme ilustrado particularmente no desenho (i), o receptáculo de coluna guia 223 é de um formato não circular, mais precisamente, um formato substancialmente retangular, em que a extensão da seção transversal é substancialmente paralela ao eixo geométrico central b-b da carcaça de acoplamento 20. O eixo geométrico central d do receptáculo de coluna guia 223 e o eixo geométrico b-b da carcaça de acoplamento 20 não são paralelos relativamente entre si, isto é, têm um ângulo a entre eles, onde 0° < a < 90°. Para um específico sistema de carregamento, esse ângulo é estimado com base nos pesos e rigidez do tubo flexível e sistema de acoplamento. Tipicamente, 15° < a < 35°.

[045] De modo similar, a coluna guia 201 é de formato complementar ao daquele do receptáculo de coluna guia 223, em que a extensão da seção transversal da coluna guia é substancialmente paralela ao eixo geométrico central a-a do tubo flexível 5. No estado ilustrado na figura 4a, o eixo geométrico central a-a do tubo flexível se dispõe em um ângulo β1 com o eixo geométrico central b-b da carcaça de acoplamento 20.

[046] Na figura 4b, a coluna guia 201 se apresenta introduzida no receptáculo de coluna guia 223. Os formatos retangulares acima mencionados garantem alinhamento lateral do tubo flexível 5 com relação à carcaça de acoplamento 20, isto é, dentro do mesmo plano vertical. Adicionalmente, os formatos de boca de sino acima mencionados servem para reduzir o ângulo entre os eixos geométricos centrais a-a e b-b. Assim, nesse estado, o eixo geométrico central a-a do tubo flexível se dispõe em um ângulo β2 com o eixo geométrico central b-b da carcaça de acoplamento 20, e β2 < β1.

[047] No estado ilustrado na figura 4c, a coluna guia 201 foi puxada posteriormente para dentro do receptáculo de coluna guia 223 e as partes inferiores dos dois componentes cooperam para articular o tubo flexível 5, isto é, de modo que o eixo geométrico central a-a assuma um ângulo β3 com o eixo geométrico central b-b, onde β3 < β2.

[048] No estado ilustrado na figura 4d, a coluna guia foi puxada completamente para dentro do receptáculo de coluna guia 223, o primeiro flange 15 e o segundo flange 21 foram acoplados e a conexão completada. Nesse estado, o eixo geométrico a-a do tubo flexível se dispõe em um ângulo β4 = 0° com o eixo geométrico central b-b da carcaça de acoplamento 20, isto é, os dois eixos geométricos são alinhados. A coluna guia pode ser preferivelmente travada no receptáculo de coluna guia, nessa posição, por meio de um pino de travamento (não mostrado) ou dispositivo de travamento similar, conhecido no estado da técnica. Descrição Detalhada de uma Terceira Modalidade [049] Uma terceira modalidade da invenção será agora descrita fazendo-se referência à figura 5. Nessa figura, que contém esboços originais, somente são mostrados os elementos necessários para explicar a invenção. O especialista versado na técnica entenderá que componentes auxiliares são exigidos para uma aplicação prática, por exemplo, com base na informação provida pelas figuras 1-4 e conforme descrito anteriormente.

[050] A figura 5 ilustra um estado preliminar de um processo de conexão. O cabo de tração 8 corre através de um receptáculo 323, em volta de uma polia 326 e sobre um guincho de tração (não mostrado). A pessoa versado na técnica entenderá que o receptáculo 323 é fixado na ou em uma parte da unidade de tração e conexão 6 descrita acima.

[051] Nessa terceira modalidade, o guia no tubo flexível compreende uma disposição guia 301 fixada ao tubo flexível 5. A disposição guia 301 compreende: - uma viga 301a, disposta transversalmente ao eixo geométrico central a-a do tubo flexível 5; - um elemento de placa 301b, disposto em alinhamento com o eixo geométrico central a-a e tendo um ângulo de incidência δ com relação ao eixo geométrico central a-a, com seu piso se estendendo a uma distância (h1) do dito eixo geométrico central; e - três segmentos de cabo 301c, 301d, 301e; o primeiro segmento de cabo 301c sendo fixado ao elemento de placa 301b próximo ao dito pico; o segundo segmento 301d e o terceiro segmento 301e sendo fixados às respectivas extremidades da dita viga transversal 301a; e todos os três segmentos de cabo sendo conectados ao cabo de tração 8 em uma conexão comum P, que se estende por uma distância h acima do eixo geométrico central a-a.

Funcionalmente, a conexão P é similar à cabeça de coluna guia 102 descrita acima.

[052] Portanto, com essa configuração, e como na primeira e na segunda modalidades, o ângulo de tração do tubo flexível se desvia do eixo geométrico central do tubo flexível.

Descrição de uma Quarta Modalidade [053] Uma quarta modalidade da invenção será agora descrita com referência à figura 6.

Nessa figura, que contém esboços originais, somente são mostrados os elementos necessários para explicar a invenção. A pessoa versada na técnica entenderá que componentes auxiliares são exigidos para uma aplicação prática, por exemplo, com base na informação provida pelas figuras 1-4 e conforme descrito anteriormente.

[054] Nessa quarta modalidade, o guia no tubo flexível compreende uma disposição guia 401 fixada ao tubo flexível 5 (tubo não mostrado na figura 6). O desenho (i) mostra uma placa de formato triangular 401a; o desenho (ii) mostra uma placa de formato retangular 401'a e o desenho (iii) mostra uma placa de formato circular 401”a. As placas são conectadas ao cabo de tração 8 através de dois segmentos de cabo 401b, 401c, que se encontram na conexão P e que são fixados à placa em um relacionamento espaçado.

[055] O desenho (iii) da figura 6 ilustra como o cabo de tração 8 corre através de um receptáculo 423, por meio de um anel guia 426 em um guincho de tração (não mostrado). A pessoa versada na técnica entenderá que o receptáculo 423 e o anel guia 426 são fixados na unidade de tração e conexão 6 e a uma parte da mesma, conforme descrito acima.

[056] O desenho (iv) da figura 6 ilustra o estado quando a disposição guia 401 foi puxada completamente para dentro do receptáculo 423, em que os segmentos de cabo 401b, 401c exerceram um momento inclinante sobre a placa 401”a, fixada ao tubo flexível (não mostrado na figura 6) e o tubo flexível, desse modo, foi alinhado com a unidade de tração e conexão, conforme descrito acima.

Descrição de uma Quinta Modalidade [057] Uma quinta modalidade da invenção será agora descrita com referência à figura 7. Nessa figura, que contém esboços originais, somente são mostrados os elementos necessários para explicar a invenção. O especialista versado na técnica entenderá que componentes auxiliares são exigidos para uma aplicação prática, por exemplo, com base na informação provida pelas figuras 1-4 e conforme descrito anteriormente.

[058] Nessa quinta modalidade, o guia no tubo flexível compreende uma disposição guia 501 fixada ao tubo flexível (tubo não mostrado na figura 7). Os desenhos (i) e (ii) mostram placas de formato triangular 501a, 501'a, e o desenho (iii) mostra uma placa de formato circular 501”a. As placas são conectadas ao cabo de tração 8 através de três segmentos de cabo 501b, 501c, 501d, que se encontram na conexão P e são fixados à placa em um relacionamento espaçado de forma triangular.

[059] O desenho (iii) da figura 7 ilustra como o cabo de tração 8 corre através de um receptáculo 523, por meio de um anel guia 526 em um guincho de tração (não mostrado). A pessoa versada na técnica entenderá que o receptáculo 523 e o anel guia 526 são fixados na unidade de tração e conexão 6 e a uma parte da mesma, conforme descrito acima.

[060] O desenho (iv) da figura 7 ilustra o estado quando a disposição guia 501 foi puxada completamente para dentro do receptáculo 523, em que os segmentos de cabo 501b, 501c, 501d exerceram um torque ou momento inclinante sobre a placa 501”a, fixada ao tubo flexível (não mostrado na figura 7) e o tubo flexível, desse modo, foi alinhado com a unidade de tração e conexão, conforme descrito acima.

Comum para todas as Modalidades [061] Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a um sistema onde a unidade de tração e conexão 6 é montada no navio tanque 2 e a extremidade livre do tubo flexível 5 seja alimentada a partir da embarcação de produção 1, a pessoa versada na técnica entenderá que a invenção será igualmente aplicável para uma configuração inversa, isto é, quando a unidade de tração e conexão é montada na embarcação de produção.

[062] Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a um sistema para transferência offshore de GNL entre uma embarcação de produção e um navio tanque, a pessoa versada na técnica entenderá que o dispositivo de conexão de acordo com a invenção pode também ser empregado em outros sistemas de transferência de GNL, como, por exemplo, entre uma embarcação circulante no mar e uma instalação onshore, ou entre outras embarcações na terra ou no mar. A pessoa versada na técnica também entenderá que a invenção é de utilidade para outros fluidos diferentes de GNL.

[063] Embora a invenção seja particularmente útil para sistemas que têm tubos flexíveis 5 comparavelmente rígidos, o dispositivo de conexão da presente invenção é aplicável para tubos de qualquer especificação de rigidez.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Dispositivo de acoplamento, compreendendo: uma primeira carcaça de acoplamento (12) que compreende: um primeiro flange (15); um atuador de válvula (14), e uma segunda carcaça de acoplamento (20) que compreende: um segundo flange (20), e um atuador (23, 24), caracterizado pelo fato de que a primeira carcaça de acoplamento (12) adicionalmente compreende um elemento guia sem comunicação de fluido (101; 201; 301a-e; 401b,c; 501b-d) que se estende a partir da primeira carcaça de acoplamento (12) e tem uma extremidade livre (102; 202; P) a uma distância (h) do eixo geométrico central (a-a) da primeira carcaça de acoplamento, pelo menos uma parte do elemento guia tendo uma seção transversal diferente de circular, e que a segunda carcaça de acoplamento (20) adicionalmente compreende um receptáculo sem comunicação de fluido (123; 223; 323; 423; 523) para o elemento guia e elementos de tração (8) para puxar o elemento guia para dentro do receptáculo, os elementos de tração (8) sendo conectados à extremidade livre do elemento guia (102; 202; P), pelo menos uma parte do receptáculo tendo um formato de seção transversal diferente de circular, que é complementar à parte diferente de circular do elemento guia, de modo que o movimento da primeira carcaça de acoplamento na direção do receptáculo se dispõe em um ângulo sem ser coincidente com o eixo geométrico central (a-a), e, quando o elemento guia está no lugar no interior do receptáculo, o eixo geométrico central (a-a) da primeira carcaça de acoplamento e um eixo geométrico central (b-b) da segunda carcaça de acoplamento estão alinhados e coincidentes, e as duas carcaças são alinhadas de maneira rotacional.

2. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de tração (8) compreendem um cabo de tração.

3. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o receptáculo (223) compreende um formato retangular de boca de sino.

4. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as seções transversais diferentes de circulares consistem de formatos retangulares, oblongos, ovais, triangulares, etc., pelos quais são proporcionados momentos inclinantes laterais, longitudinais e rotacionais para a primeira carcaça de acoplamento (12).

5. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a força de tração exercida pelos elementos de tração (8) está em uma direção que é mais inclinada que o eixo geométrico central da primeira carcaça de acoplamento (12).

6. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte do elemento guia (101; 201; 301a-e; 401b,c; 501b-d) é suportada de maneira móvel por elementos de suporte do receptáculo (123; 223; 323; 423; 523), a parte e elementos sendo modelados de modo que a primeira carcaça de acoplamento (12) seja móvel com relação à segunda carcaça de acoplamento (20), ao mesmo tempo em que o eixo geométrico central (a-a) da primeira carcaça de acoplamento e o eixo geométrico central (b-b) da segunda carcaça de acoplamento são substancialmente paralelos.

7. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte do elemento guia compreende uma face que é alinhada de modo substancialmente paralelo com os eixos geométricos.

8. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o receptáculo é disposto em uma estrutura de engate (122), sendo deslizável na estrutura de engate entre uma posição estendida, na qual o elemento guia pode ser puxado para dentro do receptáculo, e uma posição retraída, na qual a primeira carcaça de acoplamento (12) e a segunda carcaça de acoplamento (20) são conectadas.

9. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento guia é travado no receptáculo antes de se retrair para a posição na qual a primeira carcaça de acoplamento (12) e a segunda carcaça de acoplamento (20) são conectadas.

10. Dispositivo de acoplamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira carcaça de acoplamento (12) é conectada a uma tubulação flexível (5), para transferência de GNL ou GNL evaporado, e a segunda carcaça de acoplamento (20) é conectada a uma tubulação (25) em uma embarcação (2), para transferência de GNL ou GNL evaporado entre a tubulação flexível (5) e um tanque de armazenamento na embarcação (2).