ES2920894T3 - Embarcación de superficie no tripulada para operaciones de vehículos submarinos operados a distancia - Google Patents

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Sauli Petteri Sipilä
Mark Callaway
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Abstract

La invención se relaciona con un recipiente de superficie no tripulado para operaciones de vehículos submarinos (ROV) operados de forma remota, que comprende una ROV, un dispositivo de despliegue y recuperación para desplegar un ROV desde el barco para agua y recuperar el ROV del agua al recipiente y un barco y un barco Unidad de control que controla el despliegue y la recuperación del ROV, el funcionamiento del ROV y los movimientos del barco. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Embarcación de superficie no tripulada para operaciones de vehículos submarinos operados a distancia
INTRODUCCIÓN
Antecedentes
Un vehículo submarino operado a distancia (ROV) es un dispositivo móvil submarino atado. Los ROV están desocupados, son altamente maniobrables y están operados por una tripulación a bordo de una embarcación. Los ROV se implementan por lo general mediante un sistema de lanzamiento y recuperación (LARS) a bordo de la embarcación. Los ROV están conectados a la embarcación mediante una cuerda de flotabilidad neutra, o cuando trabajan en condiciones adversas o en aguas más profundas, se utiliza un cable umbilical de transporte de carga junto con un sistema de gestión de amarre (TMS). El TMS puede ser un conjunto separado, de sombrero de copa, conectado a la parte superior del ROV. El sombrero de copa baja con el ROV hasta la profundidad de trabajo y descarga el ROV. El sombrero de copa está equipado con un cabrestante y un umbilical conectado al ROV. Como alternativa, el TMS puede ser un sistema de garaje que contenga el ROV durante el descenso hasta la profundidad de trabajo. La jaula de garaje está equipada con un umbilical conectado al ROV. El TMS desacopla el ROV de los movimientos de la embarcación y proporciona un radio de trabajo más amplio.
Las operaciones de vehículos operados a distancia se realizan por lo general desde grandes embarcaciones polivalentes tripuladas, como se muestra en la Figura 1. El fletamento de estas grandes embarcaciones puede ser costoso y la embarcación se limita a realizar otros tipos de trabajo mientras las operaciones del ROV están en curso. También es costoso y engorroso que la tripulación del ROV deba permanecer y trabajar a bordo de la embarcación. Las grandes embarcaciones pueden representar también una amenaza para las plataformas en alta mar.
El documento GB2365824A desvela una embarcación de drones para vehículos operados a distancia, tales como las que pueden utilizarse para el lanzamiento, control y recuperación de un ROV. La embarcación de drones es un dispositivo modular con un primer módulo autoflotante, un segundo módulo de inundación libre con cabrestante y tambor de almacenamiento y un tercer módulo autoflotante adjunto al segundo módulo. Se proporcionan propulsores de posicionamiento dinámico en el primer y tercer módulos.
El documento GB2480688A desvela una guía controlada por ROV para ayudar a controlar la catenaria cuando se colocan tuberías y umbilicales desde una embarcación de instalación tripulada provista de un sistema de control de posicionamiento dinámico. El piloto del ROV en la embarcación de instalación vuela el ROV manualmente, pero también se puede proporcionar un elemento sustancial de control automático del ROV. El sistema de control del ROV trabaja en conjunto con el sistema de posicionamiento dinámico de la embarcación de instalación que coloca el umbilical. El movimiento del ROV y la embarcación de instalación puede estar vinculado en un modo de "seguimiento del barco" o "seguimiento del submarino".
Sumario de la invención
La invención proporciona una embarcación de superficie no tripulada para operaciones de vehículos submarinos operados a distancia (ROV), comprendiendo la embarcación de superficie no tripulada:
un ROV; un dispositivo de despliegue y recuperación para desplegar un ROV desde la embarcación de superficie no tripulada al agua y recuperar el ROV del agua hasta la embarcación de superficie no tripulada; y una unidad de control de la embarcación que controla el despliegue y la recuperación del ROV, la operación del ROV y los movimientos de la embarcación de superficie no tripulada; un sistema de control de posicionamiento dinámico que controla la posición y determina cuándo y dónde se debe mover la embarcación no tripulada basándose en una pluralidad de parámetros de entrada, en donde la pluralidad de parámetros de entrada comprende parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV, comprendiendo los parámetros relacionados con el ROV la posición de trabajo del ROV, caracterizada por que la pluralidad de parámetros de entrada comprende también parámetros de tráfico en superficie; en donde el sistema de control de posicionamiento dinámico está configurado para priorizar el mantenimiento de una posición de trabajo del ROV al controlar la posición y determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación no tripulada; y el sistema de control de posicionamiento dinámico comprende además una base de datos que comprende reglas de navegación y evalúa los parámetros de tráfico en superficie en vista de las reglas de navegación al determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación.
La invención proporciona también un controlador de la embarcación de superficie no tripulada que comprende: un módulo controlador de propulsión para controlar los movimientos de la embarcación de superficie no tripulada; un módulo de despliegue y recuperación para controlar el despliegue de un ROV desde la embarcación de superficie no tripulada al agua y recuperar el ROV del agua hasta la embarcación de superficie no tripulada; y un módulo de operación del ROV para controlar la operación del ROV; un sistema de control de posicionamiento dinámico que controla la posición y determina cuándo y dónde se debe mover la embarcación no tripulada basándose en una pluralidad de parámetros de entrada, en donde la pluralidad de parámetros de entrada comprende parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV, comprendiendo los parámetros relacionados con el ROV la posición de trabajo del ROV; caracterizada por que la pluralidad de parámetros de entrada comprende también parámetros de tráfico en superficie; en donde el sistema de control de posicionamiento dinámico está configurado para priorizar el mantenimiento de una posición de trabajo del ROV al controlar la posición y determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación no tripulada; y en donde el sistema de control de posicionamiento dinámico comprende además una base de datos que comprende reglas de navegación y evalúa los parámetros de tráfico en superficie en vista de las reglas de navegación al determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación.
Se desvela una embarcación de superficie no tripulada para operaciones de vehículos submarinos operados a distancia (ROV), comprendiendo la embarcación de superficie no tripulada un ROV, un dispositivo de despliegue y recuperación para desplegar un ROV desde la embarcación al agua y recuperar el ROV del agua hasta la embarcación, y una unidad de control de la embarcación que controla el despliegue y la recuperación del ROV, la operación del ROV y los movimientos de la embarcación.
La embarcación puede comprender un sistema de control de posicionamiento dinámico que controla la posición de la embarcación basándose en una pluralidad de parámetros de entrada. La pluralidad de parámetros de entrada puede comprender parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV, comprendiendo los parámetros relacionados con el ROV al menos uno de la longitud extendida de una cuerda, tensión en una cuerda entre la embarcación y el ROV, longitud extendida de un cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre, tensión en el cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre, y posición de trabajo del ROV. El sistema de control de posicionamiento dinámico puede configurarse para priorizar el mantenimiento de una posición de trabajo del ROV cuando se controla la posición de la embarcación. La pluralidad de parámetros de entrada que controlan la posición de la embarcación puede comprender al menos uno de tráfico en superficie, datos meteorológicos, datos ambientales, movimiento de la embarcación, ubicación de la embarcación y cartas de navegación electrónicas. El sistema de control de posicionamiento dinámico puede comprender además una base de datos que comprenda reglas de navegación y evalúa los parámetros de tráfico en superficie en vista de las reglas de navegación. La embarcación puede desplegar y recuperar el ROV a través de al menos una de una base de la embarcación por debajo de la línea de flotación, un costado de la embarcación, y un costado superior de la embarcación. La embarcación puede comprender además un espacio cerrado para el almacenamiento del ROV. Cuando el dispositivo de despliegue y recuperación está en posición de reposo, puede estar ubicado dentro del espacio cerrado. La embarcación puede desplegar el ROV utilizando un cable umbilical de transporte de carga conectado a un sistema de gestión de amarre. El ROV se puede desplegar utilizando una cuerda de flotabilidad neutra. El dispositivo de despliegue y recuperación puede ser un sistema de lanzamiento y recuperación automatizado (LARS). La embarcación puede comprender además un sistema redundante de propulsión y dirección. La operación de la embarcación puede llevarse a cabo de forma autónoma por la unidad de control de la embarcación, o puede controlarse desde una estación de control terrestre. La embarcación puede comprender además medios de conexión configurados para conectarse a un sistema de lanzamiento y recuperación en una segunda embarcación o instalación en tierra.
También se desvela un controlador de la embarcación de superficie no tripulada, que comprende un módulo controlador de propulsión para controlar los movimientos de la embarcación, un módulo de despliegue y recuperación para controlar el despliegue de un ROV desde la embarcación al agua y recuperar el r Ov del agua hasta la embarcación, y un módulo de operación del ROV para controlar la operación del ROV. El controlador puede comprender además un sistema de control de posicionamiento dinámico que controla la posición de la embarcación basándose en una pluralidad de parámetros de entrada. La pluralidad de parámetros de entrada puede comprender parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV, la pluralidad de parámetros de entrada relacionados con el funcionamiento del ROV comprende al menos uno de la longitud extendida de una cuerda, tensión en la cuerda entre la embarcación y el ROV, longitud extendida de un cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre, tensión en el cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre, y posición de trabajo del ROV. Al controlar la posición de la embarcación, el controlador puede priorizar el mantenimiento de una posición de trabajo del ROV. La pluralidad de parámetros de entrada que controlan la posición de la embarcación puede comprender al menos uno de datos meteorológicos, datos ambientales, movimiento de la embarcación, cartas de navegación electrónicas, posición de la embarcación con respecto a tierra, rocas y otros peligros fijos, y la posición de la embarcación en relación con el resto del tráfico en superficie. El sistema de control de posicionamiento dinámico puede comprender además una base de datos que comprenda reglas de navegación y evalúa los parámetros de tráfico en superficie en vista de las reglas de navegación. El sistema de control de posicionamiento dinámico puede comprender además un módulo de atraque para posicionar la embarcación para una conexión de embarcación a embarcación o una conexión de embarcación a muelle. La operación de la embarcación puede llevarse a cabo de forma autónoma por la unidad de control de la embarcación, o la embarcación puede controlarse desde una estación de control terrestre.
También se proporciona una embarcación de superficie no tripulada para operaciones de vehículos submarinos operados a distancia (ROV), comprendiendo la embarcación de superficie no tripulada el un espacio cerrado, alojando el espacio cerrado al menos un ROV, y un dispositivo de despliegue y recuperación para desplegar un ROV desde la embarcación al agua y recuperar el r Ov del agua hasta la embarcación. El dispositivo de despliegue y recuperación puede estar ubicado en una posición de reposo dentro del espacio cerrado. El dispositivo de despliegue y recuperación puede configurarse para desplegar y recuperar el ROV a través de al menos una de una base del casco por debajo de la línea de flotación, en un costado del casco, y en un costado superior del espacio cerrado. El dispositivo de despliegue y recuperación puede ser un sistema de lanzamiento y recuperación automatizado (LARS). El espacio cerrado de la embarcación puede ser estanco. El espacio cerrado puede estar situado además en una sección central de la embarcación. El dispositivo de despliegue y recuperación se puede colocar en un costado del espacio cerrado. La embarcación puede comprender además un sistema redundante de propulsión y dirección. El casco de la embarcación puede estar provisto de dos quillas de aletas colocadas simétricamente. La embarcación puede comprender además al menos una unidad redundante de control de la embarcación que controla el despliegue y la recuperación de un ROV, la operación del ROV y los movimientos de la embarcación, tanques de combustible redundantes o bancos de baterías, sistemas de comunicación redundantes y sensores redundantes. La embarcación puede comprender además medios de conexión proporcionados en el casco configurados para la conexión a un sistema de lanzamiento y recuperación en una segunda embarcación o instalación en tierra. El casco y la sección superior de la embarcación pueden ser esencialmente simétricos tanto a lo largo de la embarcación como a lo largo de una sección central de la embarcación. El sistema redundante y de dirección puede comprender propulsores azimutales ubicados en extremos opuestos de la embarcación.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones de la invención se describirán a continuación con referencia a los siguientes dibujos, donde:
La Figura 1 muestra una gran embarcación polivalente tripulada de la técnica anterior.
La Figura 2 muestra una vista superior en perspectiva de una embarcación de superficie de ROV no tripulada independiente de ejemplo.
La Figura 3b muestra una vista inferior en perspectiva de una embarcación de superficie de ROV no tripulada independiente de ejemplo.
La Figura 3b muestra una vista lateral de una embarcación de superficie de ROV no tripulada independiente de ejemplo.
La Figura 4 muestra una vista desde arriba de un espacio cerrado de una embarcación de superficie de ROV no tripulada independiente de ejemplo.
La Figura 5 ilustra un controlador de la embarcación de superficie no tripulada de ejemplo.
La Figura 6 ilustra una disposición de ejemplo de un sistema de control de posicionamiento dinámico.
Descripción detallada
La presente invención se describirá con referencia a los dibujos.
Embarcación
A continuación, con referencia a la Figura 2, se muestra una realización de ejemplo de la embarcación de superficie de ROV no tripulada independiente que comprende un casco 201 y una sección superior 202 en una vista en perspectiva sobre una superficie de agua 206. La embarcación está además provista de una escotilla 204 en la sección superior para acceder a través de la sección superior a un espacio cerrado. El espacio cerrado puede alojar al menos un ROV. La embarcación comprende también un dispositivo de despliegue y recuperación para desplegar un ROV desde la embarcación al agua y recuperar el ROV del agua hasta la embarcación. El dispositivo de despliegue y recuperación puede estar ubicado en una posición de reposo dentro del espacio cerrado. El dispositivo de despliegue y recuperación se puede colocar en un costado del espacio cerrado. El espacio cerrado es estanco. De esta forma se protege el interior del espacio cerrado frente a las inclemencias del tiempo y las condiciones del mar. La estanqueidad del espacio cerrado puede proporcionarse por la sección superior. El espacio cerrado puede estar ubicado en una sección central de la embarcación. La embarcación puede también estar provista de al menos una torre 205. Las torres pueden estar provistas de antenas, unidades de comunicación, radares, sensores, etc., como se describirá con más detalle a continuación. Sin embargo, las antenas, unidades de comunicación, radares, sensores, etc. se pueden colocar también en otras posiciones de la embarcación. La embarcación puede estar provista de antenas, unidades de comunicación, radares y sensores redundantes. Las antenas, unidades de comunicación, radares y sensores redundantes pueden proporcionar seguridad adicional para la embarcación. En la realización ilustrada en la Figura 2, las torres se colocan simétricamente en cada extremo de la embarcación. El casco y la sección superior son esencialmente simétricos tanto a lo largo de la embarcación como a lo largo de la sección central de la embarcación. El diseño esencialmente simétrico de la embarcación comprende dos secciones de proa especulares espalda con espalda. En una realización alternativa, la embarcación puede tener un diseño tradicional con una sección de proa y una sección de popa.
La Figura 3a ilustra una realización de ejemplo de la embarcación vista en perspectiva desde debajo de la superficie del agua. El casco está en su centro provisto de una abertura en el suelo o base del casco, conocido como piscina lunar 301 para desplegar un ROV 302 bajo la superficie del agua. En otra realización, el casco puede estar provisto de una abertura en el costado del casco por encima de la línea de flotación, o parcialmente por encima y por debajo de la línea de flotación. Los ROV están conectados a la embarcación mediante una cuerda 306. La cuerda puede ser una cuerda con flotabilidad neutra o un cable umbilical de transporte de carga utilizado junto con un sistema de gestión de amarre (TMS). Para mover la embarcación, la embarcación está provista de un sistema de propulsión y dirección redundante. El sistema de propulsión y dirección redundante comprende en la realización ilustrada en la Figura 3 dos sistemas de propulsión 304. Cada sistema de propulsión está ubicado en extremos opuestos de la embarcación. Al menos una de las unidades de propulsión 304 comprende un propulsor azimutal. Los propulsores azimutales proporcionan una alta maniobrabilidad de la embarcación. La embarcación puede estar provista de dos quillas de aletas 305 colocadas simétricamente. En la Figura 3, las dos quillas de aletas colocadas simétricamente se ilustran colocadas entre dos propulsores azimutales. En otras realizaciones, la embarcación puede estar provista de otras combinaciones de unidades de propulsión, tales como una configuración de hélice y timón, hélice de proa, propulsor de popa, etc. La Figura 3b ilustra las realizaciones de ejemplo de la Figura 2 y la Figura 3 en una vista lateral, y muestra una línea de flotación de ejemplo 307.
La Figura 4 ilustra el interior del casco de acuerdo con una realización de la embarcación. La embarcación incluye un ROV 401, un dispositivo de despliegue y recuperación 402, tal como un sistema de lanzamiento y recuperación automatizado (LARS), motores de propulsión 403, conectores de propulsores azimutales 404, un cabrestante de carrete 405 para un cable umbilical y una fuente de alimentación 406. Los motores de propulsión 403 pueden ser una disposición mecánica diésel en donde un motor diésel se conecta mecánicamente a los propulsores, por ejemplo, por engranajes. Como alternativa, los motores de propulsión 403 pueden ser una disposición diésel-eléctrica donde un motor diésel se conecta mecánicamente a un generador eléctrico, creando electricidad que alimenta los motores eléctricos colocados dentro de la embarcación o en el propio propulsor. En los casos donde el motor de propulsión sea una disposición diésel-mecánica o diésel-eléctrica, la fuente de energía 406 comprende al menos un tanque de combustible. Si bien los motores se describen como motores diésel, pueden utilizarse motores que funcionen con otros combustibles, tales como gasolina o gas. En todavía otra realización alternativa, los motores de propulsión 403 pueden ser una disposición eléctrica de batería en donde los motores eléctricos, colocados dentro de la embarcación o en el propio propulsor, se alimentan directamente desde al menos un banco de baterías 406.
En una realización ilustrada en la Figura 3, el ROV se despliega a través de una abertura en el suelo o la base del casco, conocida como piscina lunar. En otra realización, el ROV se despliega a través de una abertura por encima de la línea de flotación, o parcialmente por encima y por debajo de la línea de flotación, en el costado del casco. El ROV puede también desplegarse mediante un dispositivo de despliegue y recuperación ubicado en la sección superior de la embarcación. En este caso, el ROV se puede levantar del espacio cerrado a través de una abertura o la escotilla en la sección superior. Como alternativa, el ROV puede almacenarse en la sección superior de la embarcación y desplegarse desde allí.
La Figura 4 ilustra una realización en donde la embarcación está provista de tanques de combustible o bancos de baterías 406 redundantes. El ROV 401 está alojado en un espacio cerrado ubicado en el centro de la embarcación. El espacio cerrado puede comprender también un dispositivo de despliegue y recuperación 402, tal como un sistema de lanzamiento y recuperación automatizado (LARS). El dispositivo de despliegue y recuperación puede estar situado en un costado del espacio cerrado montado sobre nervaduras transversales a la dirección longitudinal del casco. Como alternativa, el espacio cerrado puede comprender un cabrestante para desplegar y recuperar el ROV. La embarcación puede diseñarse de tal forma que el asiento de la embarcación no se vea afectado por la presencia de un ROV. En la realización de ejemplo de la Figura 4, la embarcación está provista de cuatro tanques de combustible o bancos de baterías 406 colocados simétricamente. El posicionamiento simétrico para optimizar la distribución del peso y el equilibrio de la embarcación.
La embarcación de superficie de ROV no tripulada puede comprender medios de conexión provistos en el casco configurados para la conexión a un sistema de lanzamiento y recuperación en una segunda embarcación o instalación en tierra. Este medio de conexión permite desplegar la embarcación desde instalaciones en tierra u otra embarcación de apoyo.
Unidad de control de la embarcación
La embarcación de superficie de ROV no tripulada está provista de un controlador 500 de la embarcación de superficie no tripulada como se ilustra en la Figura 5. El controlador 500 de la embarcación controla el despliegue y la recuperación del ROV desde la embarcación al agua y recupera el ROV desde el agua hasta la embarcación mediante un módulo de despliegue y recuperación 503. El controlador de la embarcación controla también la operación del ROV mediante un módulo de operación 504 del ROV. El controlador 500 de la embarcación controla también los movimientos de la embarcación mediante un módulo controlador de propulsión 505. El controlador de la embarcación puede recibir comunicaciones, mediante un módulo de comunicación 501, de operadores en tierra que comprendan instrucciones para controlar la embarcación. El controlador 500 de la embarcación puede transmitir datos a los operadores en tierra que comprenden datos que incluyen al menos uno como la ubicación de la embarcación, ubicación del ROV, datos meteorológicos, condiciones medioambientales, tráfico en superficie, parámetros umbilicales y parámetros de estado de la embarcación. Los parámetros umbilicales pueden incluir al menos uno de la longitud extendida de una cuerda, tensión en la cuerda entre la embarcación y el ROV, la longitud extendida de un cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre y la tensión en el cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre. Esto proporciona un control de la estación de control terrestre de la embaración superficial de ROV desde una estación de control terrestre. Como alternativa, el control en tierra puede proporcionar instrucciones predeterminadas a la unidad de control de la embarcación que lleva a cabo de forma autónoma la operación de la embarcación después de recibir las instrucciones. La embarcación puede enviar información continua a los operadores en tierra durante la operación autónoma.
El controlador 500 de la embarcación recibe instrucciones de los operadores en tierra a través de la unidad de comunicación 501. Las instrucciones se almacenan en una memoria 502. Las instrucciones pueden ser planes operativos predeterminados que el controlador 500 de la embarcación lleva a cabo de forma autónoma después de recibir las instrucciones, o pueden ser instrucciones en tiempo real proporcionadas por los operadores en tierra. El controlador 500 de la embarcación lee las instrucciones de la memoria 501. Cuando se le indique mover la embarcación, por ejemplo, moverla de una primera ubicación a una segunda ubicación siguiendo una trayectoria predeterminada, el controlador 500 de la embarcación instruye al módulo controlador de propulsión 505. Después, la unidad de control de propulsión instruye al sistema de propulsión de la embarcación para que se mueva de acuerdo con las instrucciones de movimiento, es decir, la velocidad y la dirección de la embarcación. Cuando se le indique lanzar o recuperar un ROV, el controlador 500 de la embarcación instruye al módulo de despliegue y recuperación 503 lanzar o recuperar el ROV. Cuando se lanza el ROV, la unidad de control de la embarcación le indica al módulo de operación del ROV 504 que opere el ROV de acuerdo con las instrucciones en la memoria 502.
Ya sea que la embarcación tenga o no instrucciones de permanecer en un lugar deseado, moverse de una primera ubicación a una segunda ubicación siguiendo una trayectoria predeterminada y/u operando un ROV, la embarcación recibe la acción del viento, olas y corrientes marinas. De forma adicional, la embarcación y el ROV pueden enfrentar otros peligros, tales como otro tráfico en superficie, tierra, rocas y otros peligros fijos. El controlador de embarcación 500 puede, por lo tanto, comprender un sistema de control de posicionamiento dinámico (DP) 506 que recibe una pluralidad de parámetros de entrada de sensores 507 y sistemas de navegación 508. Basándose en la pluralidad de parámetros de entrada, el sistema de control DP 506 controla la posición de la embarcación. El sistema de control DP 506 determina cuándo y dónde se debe mover la embarcación. Cuando el sistema de control DP 506 determina que la embarcación se debe mover, el sistema de control DP 506 emite instrucciones de movimiento que incluyen velocidad y dirección a la unidad de control de propulsión 505.
La embarcación puede desplegarse y recuperarse de una segunda embarcación o de instalaciones en tierra. Para posicionar la embarcación para una conexión de embarcación a embarcación o una conexión de embarcación a muelle, el sistema de control de 506 puede comprender además un módulo de atraque 509 para posicionar la embarcación para una conexión de embarcación a embarcación o una conexión de embarcación a muelle. El módulo de atraque 509 puede determinar el movimiento de atraque basándose en la pluralidad de parámetros de entrada de los sensores 507 y los sistemas de navegación 508. El módulo de atraque 509 puede recibir también parámetros de entrada de una pluralidad de sensores de acoplamiento 510. El sensor de acoplamiento 510 puede ser un sensor de distancia, tal como un radar de corto alcance.
En una realización, el módulo de comunicación 501 que proporciona comunicación hacia y desde los operadores en tierra es una unidad de comunicación inalámbrica. La unidad de comunicación inalámbrica puede transmitir y recibir comunicación de datos inalámbrica. La transmisión de comunicación inalámbrica de datos hacia y desde la embarcación puede ser un enlace directo entre la embarcación y el control en tierra. Como alternativa, la transmisión de comunicación de datos puede retransmitirse a través de una embarcación o estructura más grande, tal como una plataforma en alta mar. La unidad de comunicación inalámbrica puede utilizar cualquier protocolo de comunicación de datos inalámbrico adecuado para servicios de datos móviles, comunicación móvil por satélite, protocolos de red de sensores inalámbricos o Wi-Fi. Los protocolos de servicio de datos móviles de ejemplo incluyen, pero sin limitación, el sistema global para comunicaciones móviles (GSM), acceso múltiple por división de código (CDMA), servicio general de paquetes de radio (G PRS), sistema de comunicaciones móviles universal (UMTS), CDMA2000, tasas de datos mejoradas para la evolución del GSM (EDG E), WiMAX móvil, evolución a Largo Plazo (LTE).
La embarcación puede estar provista de un controlador redundante 500 de la embarcación que controla el despliegue y la recuperación de un ROV, la operación del ROV y los movimientos de la embarcación. El controlador redundante 500 de la embarcación incluye un módulo de controlador de propulsión redundante 505, un módulo de despliegue y recuperación 503 y un módulo de operación ROV 504. El controlador redundante 500 de la embarcación puede incluir también un módulo de atraque redundante 509. Además, la embarcación puede estar provista de un módulo de comunicación redundante 501, que incluye antenas y unidades de comunicación redundantes.
Sistema de control de posicionamiento dinámico
Como se ha explicado anteriormente, el sistema de control de posicionamiento dinámico 506 controla de forma autónoma la posición de la embarcación basándose en una pluralidad de parámetros de entrada obtenidos de una pluralidad de sensores 507 y sistemas de navegación 508. La embarcación puede estar provista de un sistema de control de posicionamiento dinámico redundante 506. El sistema de control DP redundante puede incluir un sistema de navegación redundante 508. El sistema de control DP redundante puede incluir también sensores redundantes 507, que incluye antenas y unidades de comunicación redundantes.
La Figura 6 ilustra una disposición de ejemplo 600 para el sistema de control de posicionamiento dinámico 506. El sistema de control DP verifica las instrucciones de operación actuales 601, por ejemplo, si la embarcación va a permanecer en un lugar deseado, moverse de una primera ubicación a una segunda ubicación siguiendo una trayectoria predeterminada y/u operando un ROV.
El sistema de control DP 506 verifica los parámetros relacionados con los parámetros de entrada meteorológicos 602, parámetros de entrada ambientales 603 y movimiento de la embarcación 604 como se describe con más detalle a continuación. Si la embarcación se ha alejado, o es probable que se aleje, de la ubicación o trayectoria deseada, el sistema de control DP emite instrucciones de movimiento para contrarrestar la deriva. El sistema de control DP 506 puede verificar también parámetros relacionados con la posición real de la embarcación con respecto a tierra, rocas y otros peligros fijos 605 como se describe con más detalle a continuación. Si el sistema de control DP 506 determina que la embarcación está demasiado cerca de cualquier peligro fijo, el sistema de control DP emite instrucciones de movimiento para mover la embarcación de forma segura lejos de los peligros fijos. El sistema de control DP 506 puede verificar también parámetros relacionados con la posición de la embarcación en relación con otro tráfico en superficie 606, evalúa los parámetros del tráfico en superficie en vista de las reglas de navegación pertinentes. Si el sistema de control DP 506 determina que la embarcación debe alejarse de otro tráfico en superficie, el sistema de control DP emite instrucciones de movimiento para mover la embarcación en consecuencia.
Durante las operaciones del ROV, el sistema de control DP 506 comprueba también los parámetros relacionados con el funcionamiento del ROV 607 al determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación. En el caso de que el ROV se despliegue usando una cuerda con flotabilidad neutra, el sistema de control DP puede tomar la determinación basándose en los parámetros de entrada, tales como la longitud extendida de la cuerda y la tensión en la cuerda entre la embarcación y el ROV. En los casos en que el ROV se despliega usando un cable umbilical de transporte de carga conectado a un sistema de gestión de amarre, tal como un sombrero de copa o un garaje, el sistema de control DP puede tomar la determinación basándose en los parámetros de entrada, tal como la longitud extendida del cable umbilical, la tensión del cable umbilical entre la embarcación y el TMS, la longitud extendida del umbilical entre el ROV y el TMS, y la tensión del umbilical entre el ROV y el TMS. Cuando cualquiera de estos parámetros se encuentra por encima de un umbral predeterminado, el sistema de control DP 506 emite instrucciones de movimiento para mover la embarcación siguiendo al ROV, reduciendo así la distancia con respecto al ROV. Otro parámetro de entrada importante durante las operaciones del ROV es la posición de trabajo del ROV. El sistema de control DP 506 puede configurarse para priorizar el mantenimiento de la posición de trabajo del ROV al determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación.
Al colocar la embarcación para una conexión de embarcación a embarcación o una conexión de embarcación a muelle, el módulo de atraque 509 comprueba los parámetros relacionados con el atraque de la embarcación 608 cuando determina dónde se debe mover la embarcación. El módulo de atraque puede realizar la determinación basándose en parámetros de entrada tales como la distancia a la segunda embarcación o muelle y la posición de la segunda embarcación o muelle.
El viento, las olas y las corrientes marinas actuarán sobre la embarcación y harán que la embarcación se mueva de la ubicación o trayectoria deseada. El sistema de control DP puede calcular el movimiento desde la ubicación o trayectoria deseada, por ejemplo, la deriva, basándose en parámetros de entrada meteorológicos y ambientales tales como la dirección del viento, fuerza del viento, temperatura del agua, temperatura del aire, presión barométrica, altura de las olas, etc. Los parámetros de entrada son proporcionados por sensores pertinentes conectados al sistema de control DP, tal como un medidor de viento, termómetro, barómetro, etc. Cuando el sistema de control DP ha calculado la deriva, el sistema emite instrucciones de movimiento para contrarrestar la deriva. Otros parámetros de entrada para calcular la deriva pueden incluir datos de sensores de movimiento tales como un giroscopio, un acelerómetro, una brújula giroscópica y un indicador de velocidad de giro.
El movimiento de la embarcación se puede calcular también a partir de los parámetros de posición reales de la embarcación en relación con la ubicación deseada. Los parámetros de posición reales se pueden obtener de los sistemas de navegación conectados al sistema de control DP. El sistema de navegación puede ser un sistema de radionavegación terrestre, tal como DECCA, LORAN, G EE y Omega, o un sistema de navegación por satélite, tal como G PS, GLONASS, Galileo y Beidou. En el caso de los sistemas de navegación por satélite, la precisión de la ubicación real puede mejorarse entrando al sistema de control DP desde un sistema de posicionamiento global diferencial (Dg Ps ).
El sistema de control DP puede recibir también parámetros de entrada de cartas de navegación electrónicas. En combinación con los parámetros de entrada de los sistemas de navegación, esto permite que el sistema de control DP determine las instrucciones de movimiento que controlan de forma segura que la embarcación no choque con tierra, rocas y otros peligros fijos. Para este fin, el sistema de control DP puede recibir también parámetros de entrada de otros sensores tales como un sonar, radar marino y/o un sistema óptico que utiliza una cámara. El sonar puede proporcionar información sobre peligros submarinos tales como tierra, rocas, embarcación submarina, etc. El radar marino y/o el sistema óptico pueden proporcionar información sobre peligros sobre el agua tales como tierra y otras embarcaciones superficial. El radar marino y/o el sistema óptico pueden proporcionar también información de navegación a partir de marcas marítimas tales como balizas, boyas, radiofaros respondedores, cúmulos de piedras y faros.
En aguas nacionales e internacionales, la embarcación deberá cumplir con las normas de navegación nacionales e internacionales respectivas para evitar colisiones con otros barcos o embarcaciones. Se puede incluir en el sistema de control DP una base de datos que comprenda las reglas de navegación pertinentes para una ubicación de operación de la embarcación. En una realización, el sistema de control DP recibe parámetros de entrada relacionados con otro tráfico en superficie, evalúa los parámetros del tráfico en superficie en vista de las reglas de navegación pertinentes, al determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación. Los parámetros de entrada relacionados con el tráfico en superficie pueden ser proporcionados por sensores y sistemas conectados a la unidad de control de la embarcación, tales como un radar marino, un sistema de identificación automática (AIS) y una ayuda automática de trazado de radar (ARPA). En una realización, los parámetros de entrada relacionados con el tráfico en superficie pueden ser proporcionados por sensores ópticos tales como una cámara. Los sensores ópticos pueden observar y reconocer otras embarcaciones superficial y proporcionar información de navegación a partir de marcas marítimas tales como balizas, boyas, cúmulos de piedras y faros.
Cuando el sistema de control DP determina que la embarcación se debe mover debido a otro tráfico en superficie, el sistema de control DP puede alertar opcionalmente a la estación de control terrestre a través de la unidad de comunicación inalámbrica. Al alertar a la estación de control terrestre, la unidad de control de DP puede transmitir datos del radar marino, el sistema de identificación automática (AIS), la ayuda automática de trazado de radar (ARPA) o la cámara. La estación de control terrestre puede después tomar la decisión de tomar el control del sistema de control DP al determinar cómo y cuándo se debe mover la embarcación.
En una realización, la embarcación de superficie de ROV no tripulada está provista de un sistema marítimo mundial de socorro y seguridad (GMDSS).
Los parámetros de entrada descritos anteriormente pueden recibirse por el sistema de control DP mediante conexiones alámbricas o cualquier protocolo de comunicación de datos inalámbrico adecuado, tales como protocolos de red de sensores inalámbricos o Wi-Fi.
La unidad de control de la embarcación, el sistema de control de posicionamiento dinámico y la unidad de control de propulsión pueden implementarse en un ordenador que tenga al menos un procesador y al menos una memoria. Un sistema operativo se ejecuta en al menos un procesador. Programas personalizados, controlados por el sistema, se mueven dentro y fuera de la memoria. Estos programas incluyen al menos la unidad de control de la embarcación, el sistema de control de posicionamiento dinámico y la unidad de control de propulsión como se ha descrito anteriormente. El sistema puede contener además un componente de memoria extraíble para transferir imágenes, mapas, instrucciones o programas.
Habiendo descrito las realizaciones preferidas de la invención, será evidente para los expertos en la materia que se pueden usar otras realizaciones que incorporen los conceptos. Estos y otros ejemplos de la invención ilustrados anteriormente están destinados únicamente a modo de ejemplo y el alcance real de la invención se determinará a partir de las siguientes reivindicaciones.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Embarcación de superficie no tripulada para operaciones de vehículos submarinos operados a distancia (ROV), comprendiendo la embarcación de superficie no tripulada:
- un ROV,
- un dispositivo de despliegue y recuperación (402) para desplegar un ROV desde la embarcación de superficie no tripulada al agua y recuperar el ROV del agua hasta la embarcación de superficie no tripulada, y
- una unidad de control (500) de la embarcación que controla el despliegue y la recuperación del ROV, la operación del ROV y los movimientos de la embarcación de superficie no tripulada, un sistema de control de posicionamiento dinámico (506) que controla la posición y determina cuándo y dónde se debe mover la embarcación no tripulada basándose en una pluralidad de parámetros de entrada, en donde la pluralidad de parámetros de entrada comprende parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV, comprendiendo los parámetros relacionados con el ROV la posición de trabajo del ROV, caracterizada por que la pluralidad de parámetros de entrada comprende también parámetros de tráfico en superficie,
- en donde el sistema de control de posicionamiento dinámico (506) está configurado para priorizar el mantenimiento de una posición de trabajo del ROV al controlar la posición y determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación no tripulada y
- el sistema de control de posicionamiento dinámico (506) comprende además una base de datos que comprende reglas de navegación y evalúa los parámetros de tráfico en superficie en vista de las reglas de navegación al determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación.
2. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de parámetros de entrada comprende parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV, comprendiendo los parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV al menos uno de:
- longitud extendida de una cuerda,
- tensión en una cuerda entre la embarcación y el ROV,
- longitud extendida de un cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre, y
- tensión en el cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre.
3. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de parámetros de entrada comprende al menos uno de:
- datos meteorológicos,
- datos ambientales,
- movimiento de la embarcación,
- ubicación de la embarcación, y
- cartas de navegación electrónicas.
4. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el ROV se despliega y recupera a través de al menos uno de:
- una base de la embarcación de superficie no tripulada por debajo de la línea de flotación,
- un costado de la embarcación de superficie no tripulada, y
- un lado superior de la embarcación de superficie no tripulada.
5. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un espacio cerrado para el almacenamiento del ROV.
6. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el dispositivo de despliegue y recuperación en la posición de reposo está situado dentro del espacio cerrado.
7. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el ROV se despliega usando un cable umbilical de transporte de carga conectado a un sistema de gestión de amarre.
8. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el ROV se despliega utilizando una cuerda con flotabilidad neutra.
9. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo de despliegue y recuperación es un sistema de lanzamiento y recuperación automatizado (LARS).
10. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un sistema de propulsión y dirección redundante.
11. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la operación de la embarcación de superficie no tripulada se lleva a cabo de forma autónoma por medio de la unidad de control de la embarcación.
12. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la embarcación de superficie no tripulada se controla desde una estación de control terrestre.
13. Embarcación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además medios de conexión configurados para conectarse a un sistema de lanzamiento y recuperación en una segunda embarcación o una instalación en tierra.
14. Controlador (500) de la embarcación de superficie no tripulada, que comprende
- un módulo controlador de propulsión (505) para controlar los movimientos de la embarcación de superficie no tripulada,
- un módulo de despliegue y recuperación (503) para controlar el despliegue de un ROV desde la embarcación de superficie no tripulada al agua y recuperar el ROV del agua hasta la embarcación de superficie no tripulada, y - un módulo de operación (504) del ROV para controlar la operación del ROV,
- un sistema de control de posicionamiento dinámico (506) que controla la posición y determina cuándo y dónde se debe mover la embarcación no tripulada basándose en una pluralidad de parámetros de entrada, en donde la pluralidad de parámetros de entrada comprende parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV, comprendiendo los parámetros relacionados con el ROV la posición de trabajo del ROV, caracterizado por que la pluralidad de parámetros de entrada comprende también parámetros de tráfico en superficie,
- en donde el sistema de control de posicionamiento dinámico (506) está configurado para priorizar el mantenimiento de una posición de trabajo del ROV al controlar la posición y determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación no tripulada, y en donde el sistema de control de posicionamiento dinámico (506) comprende además una base de datos que comprende las reglas de navegación y evalúa los parámetros del tráfico en superficie en vista de las reglas de navegación al determinar cuándo y dónde se debe mover la embarcación.
15. Controlador de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la pluralidad de parámetros de entrada comprende parámetros relacionados con el ROV durante las operaciones del ROV, la pluralidad de parámetros de entrada relacionados con la operación del ROV comprende al menos uno de:
- longitud extendida de una cuerda,
- tensión en la cuerda entre la embarcación de superficie no tripulada y el ROV,
- longitud extendida de un cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre, y
- tensión en el cable umbilical entre el ROV y un sistema de gestión de amarre.
16. Controlador de acuerdo con las reivindicaciones 14 o 15, en donde la pluralidad de parámetros de entrada comprende al menos uno de:
- datos meteorológicos,
- datos ambientales,
- movimiento de la embarcación de superficie no tripulada,
- cartas de navegación electrónicas, y
- posición de la embarcación de superficie no tripulada en relación con tierra, rocas y otros peligros fijos.
17. Controlador de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el sistema de control de posicionamiento dinámico (506) comprende además un módulo de atraque para posicionar la embarcación para una conexión de embarcación a embarcación o una conexión de embarcación a muelle.
18. Controlador de acuerdo con la reivindicación 14, en donde la operación de la embarcación se lleva a cabo de forma autónoma por medio de la unidad de control de la embarcación.
19. Controlador de acuerdo con la reivindicación 14, en donde se controla la embarcación desde una estación de control terrestre.
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