ES2214022T3 - Aparato y metodo para desplegar objetos o cargas en el fondo del mar. - Google Patents
Aparato y metodo para desplegar objetos o cargas en el fondo del mar.Info
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Abstract
Aparato (50) para desplegar una carga (43) en el fondo del mar (4), en el que se acopla la carga (43) a un medio de izada, por ejemplo un cable de izada (42), a fin de poder bajar el objeto o la carga (43) hasta el fondo del mar desde un buque (40), compuesto dicho aparato (50) por un cuerpo (53) con medios (57, 58) para sujetar la carga (43) al cuerpo (53) de forma desembragable y un medio de propulsión (56) para desplazar el cuerpo una vez sumergido, incluyendo el medio de propulsión un primer conjunto de propulsores, posicionado de forma descentrada desde el medio (57, 58) para sujetar la carga (43) de forma desembragable, caracterizado porque dicho aparato se dota de un sensor (89) para proporcionar datos en relación con la orientación del aparato y permitir el accionamiento de dichos propulsores de dicho primer conjunto de propulsores con el objeto de proporcionar control de torsión a fin de impedir la rotación de la carga (43) sin emplear cables guía.
Description
Aparato y método para desplegar objetos o cargas
en el fondo del mar.
La presente invención se refiere a un aparato
para desplegar cargas en el fondo del mar, acoplándose dichas cargas
a un mecanismo de izada, por ejemplo un cable de izada, a fin de
permitir bajar los objetos o las cargas al fondo desde un buque. El
aparato consta de un cuerpo dotado de medios para sujetar la carga
al cuerpo de forma desembragable y un medio de propulsión para
desplazar el cuerpo una vez sumergido, incluyendo dicho medio de
propulsión un primer medio de propulsores, colocados de forma
descentrada con respecto al medio que sujeta la carga de forma
desembragable.
La presente invención trata de un sistema de
dirección, control y posicionamiento, para ser utilizado durante el
despliegue y/o recuperación de cargas (embalajes) de hasta \pm
1000 toneladas en el fondo del mar, a grandes profundidades. La
estructura del sistema consta de un módulo principal y un
contra-módulo más pequeño unidos mutuamente
mediante un armazón.
De acuerdo con sus funciones, el armazón del
sistema se puede enganchar directamente a una carga o
alternativamente a cualquier medio de izada, sujetando de este modo
las cargas (embalajes) que han de ser desplegadas.
Del mismo modo, el sistema puede soltar dichas
cargas a un momento dado.
El sistema consta además de medios de propulsión
y control de momento, que le permiten controlar el comportamiento de
la carga mientras se traslada a través de la columna de agua.
Un aparato del tipo indicado en la introducción
se divulga en la patente estadounidense US 5.190.107. El dispositivo
de acuerdo con dicha publicación de la técnica anterior concierne
un vehículo de control remoto (ROV) que se dota de medios de
propulsión en forma de propulsores a fin de desplazarse en el agua.
Además, el ROV se dota de un medio, por ejemplo una abrazadera,
para afianzar una carga al aparato de forma desembragable. El ROV
de acuerdo con la US. 5.190.107 se puede utilizar para colocar un
objeto en el fondo del mar. En el uso el aparato se unirá con el
objeto que se ha de bajar al fondo del mar y posteriormente se puede
utilizar el medio de propulsión del ROV a fin de desplazar el
objeto en relación con el fondo del mar.
El aparato según la US 5.190.107 se puede
utilizar a relativamente poca profundidad. Puesto que no se han
introducido medidas específicas de precaución a fin de aumentar la
exactitud del desplazamiento del ROV en relación con el fondo del
mar, la precisión del ROV de acuerdo con la técnica anterior queda
limitada.
Puesto que la explotación marina del petróleo y
el gas puede ser llevada a cabo también mediante las plataformas de
producción flotantes, dicha explotación de los campos de petróleo y
gas requiere el despliegue de varios objetos pesados en el fondo
del mar. Además, dichos objetos tienen que ser posicionados en el
fondo del mar con una exactitud relativamente elevada.
Debido al hecho de que hoy en día la exploración
petrolífera se está realizando a mayores profundidades, es cada vez
más difícil lograr la exactitud exigida. La exactitud exigida no se
puede obtener mediante de un aparato tal y como se divulga en
dicho documento anterior, US. 5.190.107.
Para lograr dicha exactitud de acuerdo con los
métodos tradicionales se suele utilizar un buque grúa. Las cargas se
bajan al fondo del mar mediante unos cables de control auxiliares
montados en el mismo buque y/o uno o más soportes de instalación
auxiliares.
El uso de dichos métodos es extremadamente
costoso. Estos últimos han sido concebidos a fin de controlar los
momentos de rotación de los elementos auxiliares de instalación
inducidos principalmente por cambios de los perfiles de corrientes
pero también por cuerdas metálicas de torsión no equilibrada. Por el
mismo motivo, el objetivo es, además, guiar la carga hacia su
ubicación definitiva dentro de la zona objeto.
El objeto de la invención, por tanto, es concebir
un sistema y método adecuado mediante los cuales las cargas
(embalajes) se despliegan, controlan y posicionan de forma precisa
en el fondo del mar de forma más económica y rápida que las
técnicas de instalación convencionales.
Se logra este objeto, de acuerdo con la presente
invención, en el sentido de que dicho aparato se dota de un sensor
para proporcionar datos en relación con la orientación del aparato y
permitir el accionamiento de dichos propulsores de dicho primer
conjunto de propulsores a fin de proporcionar control de torsión
con el objeto de impedir la rotación de la carga sin el uso de
cables guía.
Con estas medidas se proporciona un dispositivo
anti-torsión. Además, con los propulsores, se puede
ajustar y controlar la posición del aparato y por tanto de la carga
en relación con la carga sic.
De acuerdo con la invención es posible que dicho
sensor sea un giroscopio cuyo eje apunta al norte.
Se prefiere que el medio de propulsión consta de
un segundo conjunto de propulsores para proporcionar un control de
traslación a dicho aparato mientras dicho primer conjunto de
propulsores proporciona dicho control de torsión, en el que dicho
primer conjunto de propulsores consta de un primer propulsor y un
segundo propulsor colocados en caras opuestas del medio para
sujetar de forma desembragable el objeto o la carga, dotándose el
aparato de medios para ajustar la distancia entre los propulsores
primeros y segundos a fin de mejorar el control de torsión y
minimizar los ciclos de tensión en la estructura global.
De acuerdo con la presente invención y a fin de
erradicar dichos costes tradicionales, el sistema se dota de un
conjunto de cuatro propulsores que funcionan por pares, cada uno de
los cuales tiene una función concreta, es decir, una función de
control de torsión y una función de traslación.
Dichos propulsores se montan en sendas caras
laterales del armazón del sistema, dos a dos, de tal forma que se
logre el control de torsión anteriormente indicado, dedicándose
ambos propulsores inferiores a dicha función de control de torsión y
ambos propulsores superiores a dicha función de traslación para
lograr el control de traslación.
Se entiende, en el caso de que no se induzca
ninguna torsión, que todos los propulsores se dedicarán al
movimiento de traslación y evidentemente, en el caso de que no
fuera necesaria más traslación, todos los propulsores se dedicarían
al control de torsión.
Además, el segundo, o
contra-módulo se puede desplazar horizontalmente por
un tramo del armazón a fin de mejorar el control de torsión y
minimizar los ciclos de tensión en la estructura global. Se
entiende que dicho armazón consta de un sistema de sujeción
activado hidráulicamente, que termina en adaptadores de sujeción
incorporados expresamente para esta función, dotados de un medio de
elevada fricción.
Tal y como se ha indicado anteriormente, es
posible colocar el primer medio de propulsión en un primer módulo y
el segundo medio de propulsión en un segundo módulo. El segundo
módulo podrían ser unido a un brazo cuya longitud sería
ajustable.
De acuerdo con una realización preferente de la
invención, el primer módulo se sujeta al aparato de forma
desembragable.
De acuerdo con la invención, es posible que el
medio para sujetar una carga de forma desembragable conste de gatos
hidráulicos. Además, el medio para sujetar una carga de forma
desembragable en el aparato podría incorporar adaptadores diseñados
expresamente, estando revestidos dichos adaptadores de un medio de
elevada fricción.
A fin de lograr la precisión exigida durante los
despliegues, se prefiere dotar el aparato de un medio adaptado para
transmitir información hacia un objeto en el fondo del mar, y de
medios para recoger una reflexión de la señal transmitida al
objeto, así como un procesador para computar la información
reflejada a fin de establecer la posición del aparato en relación
con el objeto. Además, el aparato podría dotarse de un registro de
distancias.
El medio de transmisión de información podría
incluir un equipo sónar, por ejemplo un Equipos Sónar de Alta
Resolución. Una vez determinada con el equipo sónar la posición de
la carga que se ha de posicionar en relación con el objeto en el
fondo del mar, se puede terminar el posicionamiento de la carga
mediante el registro de distancias. De este modo es posible
disociar esta actividad de posicionamiento final del apoyo en
superficie.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona no sólo el aparato sino el uso de un aparato para
desplegar una carga en el fondo del mar desde un buque, que consta
de los siguientes pasos:
- -
- acoplamiento del aparato a una carga que se engancha a un primer cable de izada;
- -
- desplazamiento de la carga hacia el fondo del mar mediante dicho primer cable de izada;
- -
- aplicación de un contra-torsión a dicho primer cable de izada para contrarrestar la torsión y la rotación del primer cable de izada mientras se baja la carga al fondo del mar.
Además, es posible elevar el objeto o la carga al
menos parcialmente durante la colocación del objeto o la carga,
mediante el cable de izada secundario.
De acuerdo con la invención es posible determinar
el posicionamiento del aparato mientras se despliega el objeto o la
carga mediante un sistema de navegación de posicionamiento global
diferencial (DGPS) con la interfaz de un sistema de Referencia de
Posicionamiento Hidro-Acústico (HPR), un dispositivo
Doppler y un Giroscopio de Fibra Óptica. Además, existe la
posibilidad de que el aparato transmita información hacia un objeto
en el fondo del mar, que el aparato reciba una reflexión de la
señal transmitida al objeto y que la información reflejada se
utilice para establecer la posición del aparato en relación con el
objeto, consiguiendo el posicionamiento de la carga mediante un
registro de distancia.
De acuerdo con la presente invención es posible
además que el uso conste de los siguientes pasos:
- -
- extensión del primer cable de izada hasta que éste se estire al menos parcialmente sobre el fondo;
- -
- izada de la carga y una parte del primer cable de izada mediante el segundo cable de izada, y
- -
- manipulación de la posición de la carga mediante dicho aparato.
A continuación se explica la invención
detalladamente, con referencia a los dibujos.
La Figura 1 muestra una vista global esquemática
de un FPSO (sistema flotante de producción, almacenamiento y
descarga) dedicado a la explotación petroquímica submarina.
La Figura 2 muestra un buque grúa de acuerdo con
la técnica anterior en el que se aprecia una carga enganchada al
bloque grúa con cuerdas de alambre relativamente largas y se
apreciará que el control de la carga es virtualmente imposible a
grandes profundidades.
La Figura 3 muestra un buque grúa de acuerdo con
la técnica anterior, en el que se aprecia una carga enganchada no
sólo al bloque grúa del buque, sino también a las cuerdas de
alambre auxiliares en cada lado del buque, así como a un cable de
remolcado de apoyo en superficie secundario a fin de ejercer cierto
control sobre la carga.
La Figura 4 muestra un buque grúa y un sistema de
colocación y/o recuperación de una carga en/del fondo del mar de
acuerdo con la presente invención.
La Figura 5 muestra una vista global de una
posible realización del sistema mientras realiza las actividades
relacionadas en la Figura 4.
La Figura 6 muestra una vista en planta superior
del sistema mostrado de acuerdo con la Figura 5.
La Figura 7 muestra un detalle del sistema
(zapatas de adaptación para una tubería y/o bloque grúa) de acuerdo
con la Figura 5.
Las Figuras 8, 8a, ilustran una vista en sección
transversal del módulo principal del equipo de hardware del sistema
necesario para realizar las actividades de despliegue y/o
recuperación de acuerdo con la presente invención.
Las Figuras 9 y 10 muestran un posible uso del
módulo principal del sistema como equipo independiente durante el
despliegue de un ancla y una cadena de ancla de acuerdo con la
presente invención.
La Figura 11 muestra un bloque grúa diseñado
expresamente para emplearse conjuntamente con el sistema de acuerdo
con la presente invención.
La Figura 12 muestra una realización del módulo
principal del sistema que se está utilizando para el despliegue e
instalación de una pieza de una bobina sin buceadores a grandes
profundidades de acuerdo con la presente invención.
La Figura 13 muestra la realización del módulo
principal del sistema, utilizado para desplegar y acoplar tubos
verticales rígidos y/o flexibles a la base de dichos tubos a gran
profundidad y sin emplear buceadores.
En la Figura 1 el esquema muestra un FPSO 1 con
su torre de producción giratoria 11 de la que salen tubos verticales
2, acoplándose dichos tubos a sus bases 3 en el fondo del mar.
Durante su vida productiva, es vital que el FPSO permanezca dentro
de una gama de excursión dinámica permisible y por tanto el FPSO 1
está amarrado al fondo del mar 4 mediante unas patas de amarre 5
sujetas por anclas 6.
La explotación de petróleo o gas según la Figura
1, mediante un buque de producción 1, requiere la colocación de
varios objetos relativamente pesados en el fondo del mar 4 con una
exactitud relativamente alta.
Para conseguir un anclaje adecuado y seguro
mediante las patas de amarre 5, es necesario que dichas patas de
amarre 5 tengan aproximadamente la misma longitud. En la práctica
se puede utilizar para esta aplicación anclas con un peso de 50
toneladas y más, que se colocan en el fondo del mar 4 con un radio
de exactitud de unos pocos metros. Además, no sólo el ancla 6 misma
es muy pesada, sino que la pata de amarre unida al ancla 6 tiene un
peso equivalente a varias veces el peso del ancla 6 en sí.
Además, otros objetos, por ejemplo las
"plantillas", "bases de gravedad de tubos verticales",
"colectores de producción" etc. también tienen que ser
colocados en el fondo del mar 4 con una exactitud relativamente
elevada.
Los objetos que se muestran en la Figura 1, que
son necesarios para explotar el petróleo y gas submarinos y que
tienen que ser colocados en el fondo del mar, no sólo son muy
pesados, sino muy caros también.
La Figura 2 muestra un buque 20, de acuerdo con
la técnica anterior, que incorpora un medio de izada, por ejemplo
una grúa 21. La grúa 21 está dotada de un cable de izada 22,
mediante el cual se puede colocar un objeto o una carga 4 en el
fondo del mar 5. A fin de posicionar la carga 23 es necesario
desplazar el apoyo superficial junto con la grúa 21.
El resultado será que, en un momento determinado,
la inercia de la carga 23 será superada pero se producirá una
situación incontrolable debido a la aceleración de la carga 23, en
la que la zona objeto será rebasada. A causa del hecho de que el
cable de izada 22 y la carga 4 son susceptibles a influencias como
la corriente, la carga no se desplazará directamente hacia abajo,
al bajar el cable de izada. Además el cabeceo y el balanceo del
buque reducirán el grado de exactitud posible.
En la Figura 3 se representa una posible solución
según la técnica anterior, a fin de controlar la posición de la
carga 23, mientras se baja el cable de izada 22. Por lo tanto la
carga ha de ser enganchado a un cable auxiliar 31 controlado desde
un buque auxiliar 30. Además la carga 23 puede ser unida al buque 20
con un cable 32.
Queda claro que la carga 23 se puede colocar en
el fondo del mar con mayor control gracias a la solución de acuerdo
con la Figura 3. Sin embargo, es evidente que el uso del buque
auxiliar 30 será extremadamente costoso.
La Figura 4 muestra un buque grúa 40 dotado del
aparato o sistema para colocar una carga 43 en el fondo del mar de
acuerdo con la presente invención. El buque 40 consta de un primer
medio de izada, por ejemplo un cabestrante 41, dotado de un primer
cable de izada 42. Mediante este cable de izada 42, una carga 43,
por ejemplo una plantilla, se puede desplegar y colocar en el fondo
del mar.
Tal como ya hemos indicado, la explotación de
campos de petróleo y gas mediante plataformas de producción
flotantes requiere la colocación de varios objetos pesados en el
fondo del mar, y además dichos objetos tienen que ser colocados en
el fondo del mar con una precisión relativamente elevada. Puesto que
la explotación tiene que ser realizada hoy en día a cada vez más
profundidad, hasta 3000 m y más, es cada vez más difícil lograr la
precisión necesaria. Uno de los problemas que tienen que ser
resueltos es el hecho de que los cables de izada pueden ser
torcidos.
A fin de controlar la posición de la carga 43 al
desplegar la carga y poder posicionarla en el fondo del mar con la
precisión necesaria, el aparato o el sistema 50 ha sido enganchado
al cable de izada 42. Un realización preferente del sistema 50 será
descrita en relación con las Figuras 5, 6, y 7.
El sistema 50 queda sujeto al extremo del cable
de izada 42, por ejemplo al bloque grúa 100 (Figura 11). Además, el
sistema 50 podría ser enganchado directamente a la carga 43 misma.
El sistema 50 consta de un primer módulo o módulo principal 51,
dotado de un medio de accionamiento, como propulsores (Figuras 5 y
6). El sistema consta además de un segundo módulo o
contra-módulo 52. El contra-módulo
52 está dotado además de propulsores. En el uso los propulsores del
módulo principal 51 y del contra-módulo 52 serán
colocados en caras opuestas del cable de izada 42. El sistema queda
acoplado con el buque 40 mediante un segundo cable de izada 45, que
puede ser accionado mediante un segundo medio de izada, por ejemplo
un segundo cabestrante 44. El segundo cable de izada 45 se pasa
sobre el borde del buque mediante un armazón en forma de "A"
49, por ejemplo. El segundo cabestrante 44 y el cable de izada
secundario 45 normalmente serán más ligeros que el primer medio de
izada 48 y el cable de izada primario 42, respectivamente. El
sistema está conectado adicionalmente con el buque 40 mediante un
cable umbilical 46. Dicho cable umbilical puede ser unido al cable
de izada 45 o puede ser bajado del cabestrante terciario 47 de forma
independiente. El cableado eléctrico para alimentar la energía del
sistema 50 se aloja por ejemplo en el cable umbilical. El sistema
50 suele incorporar medios para convertir la potencia eléctrica en
potencia hidráulica. La energía hidráulica se utilizará, por tanto,
para controlar, entre otros, los propulsores y elementos de
utillajes
auxiliares.
auxiliares.
Puesto que se trabaja a profundidades cada vez
mayores, la torsión y la rotación de los largos cables de izada 42
se está convirtiendo en un problema aun más grave. Puesto que se
acoplan cargas pesadas 43 a la parte inferior del cable de izada
42, dicha torsión puede conducir al desgaste relativamente
importante de los cables de izada 42, así que puede producir graves
desperfectos en los cables de izada. Dicho desgaste puede ser tan
grave que un cable de izada 42 se rompa, perdiéndose la carga 43.
Otro problema es que, a cause de las enormes torsiones ejercidas en
los cables, existe la posibilidad de que los cables se escapen de
las poleas en el buque.
Por el hecho de estar colocados en caras opuestas
del cable de izada 42 los propulsores del módulo principal 51 y del
contra-módulo 52 respectivamente, se puede ejercer
una contra-torsión en el cable de izada 42 en ambos
sentidos. De este modo, el sistema permite conformar un dispositivo
anti-torsión. A fin de mejorar las capacidades de
este dispositivo anti-torsión, se puede modificar,
preferentemente, la distancia entre el módulo principal 51 y el
contra-módulo 52.
En la Figura 5 se muestra una vista global
detallada de una posible realización del sistema 50 para colocar una
carga en el fondo del mar de acuerdo con la presente invención. La
Figura 6 muestra el sistema de acuerdo con la Figura 5, en una
vista en planta superior.
El sistema 50 consta de un módulo principal 51,
un contra-módulo 52 y un brazo 53. El brazo puede
desprenderse del módulo principal 51. Esto significa que el módulo
principal 51 se puede utilizar también de forma independiente (ver
Figuras 9 y 10) como sistema modular.
El brazo 53 está dotado de una muesca 54. En
ambos lados de dicha muesca 54 se incorporan dos gatos 57, 58, al
menos uno de los cuales se puede desplazar relativo al otro. Entre
las superficies extremas de dichos gatos 57,58 se puede sujetar un
objeto como un bloque grúa 100. A fin de mejorar el contacto entre
los gatos 57, 58 y el objeto, los respectivos extremos de los gatos
se alojan con zapatas de sujeción forradas de un elemento de
fricción 60, construido de un material de elevada fricción como
caucho especial.
Tal y como se muestra en la Figura 5, el sistema
50 incorpora propulsores 56. En el uso, dichos propulsores 56 pueden
ser utilizados para posicionar el sistema relativo a la zona
objeto. Los propulsores 56 pueden ser actuados desde una primera
posición principalmente dentro del sistema 50 hasta una posición en
la que los propulsores se proyectan del sistema 50.
La Figura 6 muestra que hay dos posiciones 61, 62
encima del módulo principal 51 para conectar el módulo principal con
el segundo cable de izada 45 y/o el cable umbilical 46. Cuando se
utiliza el módulo principal 51 de forma separada (Figuras 9 y 10)
se puede emplear la posición 61. El módulo principal 61 quedará
equilibrado cuando el módulo 61 está desplegado, tanto fuera como
dentro del agua.
Cuando se utiliza el sistema 50, la conexión
entre el buque 40 y el sistema 50 se quedará en la posición 62 a
fin de mantener el equilibrio del sistema, tanto en el aire como
debajo del agua. Para mejorar el equilibrio del sistema, se puede
conectar un contrapeso auxiliar 55 al sistema 50.
En el uso el aparato 50 no tendrá flotabilidad. A
fin de mejorar la movilidad del sistema debajo del agua, el brazo
53 se dota de agujeros 59, con el objeto de evitar desperfectos
estructurales debido a un aumento de la presión mientras se baja y
para asegurar un drenaje rápido durante la fase de recuperación.
Como ya hemos indicado, constituye una ventaja
que el contra-módulo 52 se pueda desplazar relativo
al módulo principal 51. Dicha ventaja puede ser conseguida mediante
el uso de gatos 64a. El montaje del contra-módulo 52
en el brazo 53 se muestra de forma detallada en la Figura 7.
El funcionamiento del sistema 50 de acuerdo con
la invención es como sigue:
Cuando se despliega una carga 43 de un buque 40
hasta el fondo del mar, se utilizará un cable de izada 42. A fin de
controlar la posición de la carga mientras se coloca, el sistema 50
de acuerdo con la invención será unido al bloque grúa 100, cerca de
su extremo inferior. Los propulsores 56 del sistema 50 son
accionados a distancia desde el buque 40. El sistema 50 se dota de
un medio sensor, a fin de poder comunicar con el buque 40. Cuando
la carga 43 no se está desplazando en el sentido correcto, la
posición de la carga se puede ajustar activando los propulsores 56
del sistema 50 de forma automática.
En relación con la invención, se logra el
posicionamiento mediante la interfaz de varios sistemas de
referencia en superficie y acústicos mediante un diseño de software
registrado que emplea al menos las combinaciones siguientes mientras
se despliegan las cargas:
DGPS (Sistema de Posicionamiento Global
Diferencial)
SSBL-HiPaP (Línea Base
Súper-corta)
Efecto Doppler y giroscopio cuyo eje apunta hacia
el norte.
Además, con referencia a la invención, una vez
que la carga ha llegado a la profundidad necesaria, su
posicionamiento definitivo será finalizado utilizando un Equipo
Sónar de Alta Resolución, conectado mediante interfaz con un
dispositivo de registro a distancia y con al menos un objeto fijo y
de este modo será posible disociar las actividades de
posicionamiento del apoyo en superficie, así como de cualquier otro
dispositivo transpondedor como conjuntos LBL (Línea base larga) a la
vez que se logra una precisión del orden de centímetros dentro de
un gran radio.
Se apreciará que el aparato de acuerdo con la
invención funciona sin guías.
En la Figura 8 se muestra una posible
construcción del módulo principal 51. El módulo 51 consta de un
armazón exterior 83 y un armazón interior (no mostrado). El armazón
interior tiene preferentemente forma cilíndrica. Conectando el
armazón exterior 83 al armazón interior, se puede lograr una
construcción muy resistente. La resistencia de la construcción es
necesaria a fin de evitar la fatiga prematura del sistema.
El módulo 51, por ejemplo, se fabrica
parcialmente de acero de gran resistencia a la tensión, diseñado
para ser utilizado como parte integral del primer 42 o segundo 45
cable de izada. Esto significa que la parte superior del módulo 51
estará conectada con una primera parte del cable de izada 45 y que
la parte inferior del módulo 51 estará conectada con una segunda
parte del cable de izada 45 o que la parte inferior del módulo 51
se enganchará directamente a la carga. De este modo la carga en el
cable de izada será transferida por el módulo 51.
Tal como ya hemos indicado, el módulo 51 está
dotado de un medio 84 para convertir la energía eléctrica,
alimentada por el cable umbilical 46, en energía hidráulica. Este
medio de conversión 84 consta de un motor, una bomba, un colector y
un depósito hidráulico. A fin de comunicar con un operario en un
buque, el módulo 51 consta además de un medio sensor y un medio de
control. El módulo 51 está dotado de una caja de empalmes de
cámaras/sensores 85 y una caja de empalmes de luces 86. Además, el
módulo 51 consta de fuentes luminosas 87, un sensor inclinómetro de
cabeceo/balanceo 88, un giroscopio 89 y equipo sónar 90.
El módulo 51 aloja además una unidad Doppler 91,
un equipo Bathy 92 y una cámara pan/tilt 93. En la parte inferior se
acopla una unidad de luz tenue 94, un altímetro 95, un hidrófono 96
y una cámara color con zoom 97.
Como ya hemos indicado, el uso del Equipo Sónar
de Alta Resolución junto con un registro de distancia es importante
para lograr la precisión necesaria, una vez la carga ha llegado a
su profundidad necesaria. El Equipo Sónar será utilizado para
determinar la posición en relación con al menos un objeto colocado
en el fondo del mar. Utilizando el registro de distancia, será
posible disociar las actividades de posicionamiento del apoyo en
superficie, así como de cualquier otro dispositivo transpondedor
tales como los conjuntos LBL (Línea Base Larga) mientras se logra
una precisión del orden de centímetros dentro de un gran radio.
El módulo 51 permite manipular la posición de la
carga. Puesto que el peso de la cadena del ancla 42 será elevado por
el primer medio de izada 41 y solamente una parte relativamente
pequeña del peso será soportada por el cable de izada secundario
45, la libertad de movimiento del módulo 1 es relativamente elevada.
Esto quiere decir que, a pesar del enorme peso de tanto la cadena
del ancla como la carga 43, la carga 43 se puede colocar en su
destino con relativamente alta precisión.
En relación con los dibujos 9 y 10 se entiende
que el sistema se puede utilizar o bien desde un buque grúa o de un
remolcador de manipulación de anclas (AHT), y en el caso de un
soporte remolcador (AHT), el cable de izada primario será utilizado
para bajar la carga 42 al fondo del mar mientras que el propósito
del cable secundario 45 será recoger algunas de las cargas por el
sistema creando de este modo una "barriga" en el cable
primario y proporcionando un radio de excursión a fin de posicionar
la carga en su pretendida ubicación, utilizando solamente la
capacidad de propulsión del sistema.
La combinación del cable de izada secundario 45 y
un módulo 51 permite ejecutar tareas, como la colocación de un ancla
43, con alta precisión, mediante buques mucho más pequeños que los
que se utilizan actualmente según la técnica anterior.
En la Figura 9 se muestra un ancla 43 dotada de
una cadena de ancla 42. Una cadena de ancla según la técnica
anterior, por ejemplo, tiene un peso específico de 250 kg./ metro.
Cuando dicha cadena se baja 2000 metros, el peso total de la cadena
no es inferior a 500 toneladas. Cuando se acopla al final de la
cadena del ancla un ancla de un peso de 75 toneladas, por ejemplo,
el peso del ancla misma sólo constituye una pequeña parte del peso
global agregado de ancla y cadena.
En la Figura 10 se muestran con aun mayor
claridad las ventajas del uso del módulo 51 solo, por ejemplo en el
caso de colocar un ancla 43 en el fondo del mar. En los alrededores
del destino se baja tanta cadena de ancla 42 que la cadena 42
descansa sobre el fondo del mar. Por consiguiente, el ancla 42 será
izada con un tramo relativamente corto de cadena. Mediante el módulo
51 el ancla se puede desplazar hasta al destino necesario. La
longitud de la cadena del ancla desde el ancla al fondo del mar 4
determina el radio de acción en el que se puede posicionar el ancla
43.
En la Figura 11 se muestra una realización de un
bloque grúa, que se podría utilizar con el sistema 50 de acuerdo con
la invención.
A causa del hecho de que el sistema 50 permite un
posicionamiento exacto tanto del bloque grúa 100 como de una carga
43, es posible además utilizar el sistema para recuperar objetos
del fondo del mar. Anteriormente se ha explicado la presencia de
los gatos 57 y 58. Dichos gatos 57 y 58, junto con un bloque grúa
alternativo 100, podrían ser utilizados para colocar y recuperar el
objeto.
El bloque grúa 100 se dota de orificios pasantes
101, en caras opuestas del bloque 100. Cuando el bloque grúa se
coloca en la muesca 54 del aparato 50, los gatos 57 y 58 pueden ser
desplazados por los orificios 101. Cuando un objeto, por ejemplo
una plantilla 103, se dota de un saliente en forma de T, el objeto
se puede soltar y recuperar por el desplazamiento de los gatos 57,
58 por los orificios 101.
En la Figura 12 se muestra una realización del
módulo 51, adaptado para ser utilizado cuando se coloca una pieza de
bobina. El módulo 51 se dota de un rotor hidráulico de forma
esférica 120, conectado con un armazón base hidráulico equipado de
gatos 122. Actuando los gatos 122, se puede lograr cualquier
posición en todos los planos de la pieza de la bobina 123.
El sistema 50 de acuerdo con la invención también
podría ser utilizado para conectar un tubo vertical flexible 131 a
su base. A fin de evitar excesiva tensión en el material del tubo
vertical flexible, el sistema podría dotarse de un brazo soporte
130, para dotar la parte inferior del tubo vertical flexible de
suficiente rigidez a fin de ser conectada a la base del tubo
vertical.
Una ventaja del sistema 50 y el método de acuerdo
con la presente invención es que se logra reducir los riesgos
asociados con la colocación de objetos pesados.
Otra ventaja importante es que el diseño
preliminar y la fabricación de varias piezas necesarias para los
objetos pueden ser realizados con más precisión, puesto que existe
más certeza sobre la precisión que se puede lograr durante el
posicionamiento de los objetos en el fondo del mar.
En las anteriores descripciones, se menciona
varias veces que la presente invención se relaciona con el
posicionamiento de objetos pesados en el fondo del mar. Hay que
entender que la invención se puede utilizar ventajosamente también
para izar o levantar objetos del fondo del mar.
Claims (17)
1. Aparato (50) para desplegar una carga (43) en
el fondo del mar (4), en el que se acopla la carga (43) a un medio
de izada, por ejemplo un cable de izada (42), a fin de poder bajar
el objeto o la carga (43) hasta el fondo del mar desde un buque
(40), compuesto dicho aparato (50) por un cuerpo (53) con medios
(57, 58) para sujetar la carga (43) al cuerpo (53) de forma
desembragable y un medio de propulsión (56) para desplazar el
cuerpo una vez sumergido, incluyendo el medio de propulsión un
primer conjunto de propulsores, posicionado de forma descentrada
desde el medio (57, 58) para sujetar la carga (43) de forma
desembragable, caracterizado porque dicho aparato se dota de
un sensor (89) para proporcionar datos en relación con la
orientación del aparato y permitir el accionamiento de dichos
propulsores de dicho primer conjunto de propulsores con el objeto
de proporcionar control de torsión a fin de impedir la rotación de
la carga (43) libre de líneas de guiado.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que dicho sensor es un giroscopio cuyo eje apunta hacia el norte
(89).
3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó
2, en el que el medio de propulsión (56) consta de un segundo
conjunto de propulsores para proporcionar control de traslación a
dicho aparato mientras dicho primer juego de propulsores
proporciona dicho control de torsión.
4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, en el que dicho primer conjunto de
propulsores consta de un primer propulsor y un segundo propulsor
colocados en caras opuestas del medio (57, 58) para sujetar el
objeto o la carga (43), de forma desembragable, estando dotado el
aparato de un medio para ajustar la distancia entre los primeros y
los segundos propulsores a fin de mejorar el control de torsión y
minimizar los ciclos de tensión en la estructura global.
5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en
el que el primer propulsor está colocado en un primer módulo (51) y
el segundo propulsor está colocado en un segundo módulo (52).
6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en
el que el primer módulo (51) queda enganchado al aparato de forma
desembragable.
7. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
anteriores reivindicaciones, en el que el medio para sujetar la
carga de forma desembragable consta de gatos hidráulicos (57,
58).
8. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el medio para sujetar la
carga de forma desembragable se dota de adaptadores diseñados
expresamente.
9. Aparato de acuerdo con la reivindicación 8, en
el que los adaptadores están revestidos de un medio de elevada
fricción.
10. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los propulsores pueden ser
accionados desde una primera posición mayormente dentro del aparato
hasta una posición en la que los propulsores sobresalen del
aparato.
11. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el aparato se dota de un
medio para transmitir información en la dirección de un objeto
situado en el fondo del mar (4) y de medios para recibir una
reflexión de la señal transmitida al objeto y un procesador para
procesar la reflexión a fin de establecer la posición del aparato
en relación con el objeto.
12. Aparato de acuerdo con la reivindicación 11,
en el que el aparato está dotado de equipo sónar de alta resolución
conectado por interfaz a un registro de distancias.
13. Método para colocar una carga en el fondo del
mar desde un buque que utiliza un aparato de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, compuesto por los siguientes
pasos:
- -
- acoplamiento del aparato a una carga (43) que se sujeta a un primer cable de izada (42);
- -
- desplazamiento de la carga (43) hacia el fondo del mar (4) mediante dicho primer cable de izada (42);
- -
- aplicación de una contra-torsión a dicho primer cable de izada (42) para contrarrestar la torsión y la rotación del primer cable de izada mientras se baja la carga (43) al fondo del mar (4).
14. Método de acuerdo con la reivindicación 13,
en el que durante el despliegue de la carga (43), la carga (43) se
eleva al menos parcialmente mediante un segundo cable de izada
(45).
15. Método de acuerdo con la reivindicación 13 ó
14 en el que, durante el despliegue de la carga (43), se logra el
posicionamiento del aparato mediante un sistema de navegación de
posicionamiento global diferencial (DGPS) con la interfaz de un
sistema de Referencia de Posicionamiento
Hidro-acústico (HPR), un dispositivo Doppler y un
Giroscopio de Fibra Óptica.
16. Método de acuerdo con la reivindicación 13,
14 ó 15, que consta de los siguientes pasos:
- -
- extensión del primer cable de izada (42) hasta que el primer cable de izada (42) se estire al menos parcialmente sobre el fondo;
- -
- izada de la carga (43) y una parte del primer cable de izada (42) mediante el segundo cable de izada (45), y
- -
- manipulación de la posición de la carga (43) mediante dicho aparato.
17. Sistema compuesto por un aparato de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 y un buque (40), en el
que el buque (40) está dispuesto para accionar dicho aparato a
distancia (50).
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