ES2926831T3

ES2926831T3 - Dispositivo y método para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable con una dirección longitudinal hacia el fondo submarino

Info

Publication number: ES2926831T3
Application number: ES18154160T
Authority: ES
Inventors: Dieter Wim Jan Rabaut; Kenneth Gerard Vannieuwenhuyse; Bock Sven Andrè Christiane De
Original assignee: Deme Offshore BE NV
Current assignee: Deme Offshore BE NV
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2022-10-28
Anticipated expiration: 2038-01-30
Also published as: PL3517479T3; CN111867962A; AU2019214833A1; US20210123203A1; CN111867962B; CA3088839A1; TWI797245B; WO2019149674A1; DK3517479T3; EP3746390A1; EP3517479B1; JP7296973B2; TW201934421A; EP3517479A1; KR102601843B1; KR20200122327A; JP2021512831A; PT3517479T; LT3517479T; US11492772B2

Abstract

Se describe un dispositivo para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable que tiene una dirección longitudinal hacia el fondo submarino desde la cubierta de una embarcación. El dispositivo comprende unos medios de elevación configurados para recoger el objeto en un punto de elevación del mismo y posicionarlo sobre el fondo submarino; una herramienta volcadora conectada a un borde de la embarcación y configurada para enganchar una primera parte circunferencial del objeto suspendido de los medios de elevación y proporcionar un pivote alrededor del cual el objeto puede volcarse; y una herramienta de sujeción conectada a un borde del recipiente y configurada para acoplarse a una segunda parte circunferencial del objeto suspendido de los medios de elevación, estando separadas la primera y la segunda partes circunferenciales en la dirección longitudinal del objeto. La herramienta de agarre comprende un sistema actuador configurado para actuar sobre al menos una de la herramienta de volteo y la herramienta de agarre y controlar los movimientos de al menos una de las partes circunferenciales primera y segunda, con respecto a la embarcación. También se describe un método que utiliza el dispositivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y método para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable con una dirección longitudinal hacia el fondo submarino

Campo técnico de la invención

La invención se refiere a un dispositivo y un método para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable con una dirección longitudinal hacia el fondo submarino desde la cubierta de una embarcación. La invención se refiere en particular a un dispositivo y método para proporcionar un monopilote de una turbina eólica en un fondo submarino desde la cubierta de una embarcación, en particular una embarcación flotante.

Antecedentes de la invención

La invención se aclarará con referencia a una turbina eólica marina. Sin embargo, la referencia a una turbina eólica de este tipo no implica que la invención se limite a ella, y el dispositivo y el método podrían aplicarse para colocar en un fondo submarino cualquier otro objeto delgado de tamaño considerable, como por ejemplo otras estructuras de cimentación en alta mar, embarcaderos, radares y otras torres, y similares.

La base de una turbina eólica en el mar generalmente tiene un diseño delgado porque la diferencia de altura con un fondo submarino debe salvarse. Una cimentación frecuentemente aplicada de una turbina eólica comprende un monopilote provisto en un lado superior con una pieza de transición que forma la conexión con un mástil de turbina dispuesto en el monopilote. El monopilote se lleva bajo el agua y un extremo inferior se introduce en un fondo submarino. Una gran parte de la cimentación monopilote se encuentra por lo tanto bajo el agua en uso.

Los monopilotes normalmente comprenden estructuras cilíndricas huecas de acero u hormigón que pueden tener una longitud de hasta 100 m y más, un diámetro de hasta 11 m y más, y un peso que puede elevarse hasta 2000 toneladas y más. Además, los cimientos de las turbinas eólicas son cada vez más pesados y grandes porque las turbinas eólicas se amplían constantemente para producir más energía eléctrica. Las cimentaciones monopilotes, cada vez más grandes, las hacen cada vez más difíciles de manipular.

Un método conocido para proporcionar un monopilote en un fondo submarino comprende levantar el monopilote de una embarcación usando un medio de elevación tal como una grúa y bajar el monopilote sobre o dentro del fondo submarino, manteniéndose el monopilote bajo control aquí en una posición orientada aproximadamente de manera vertical mediante un agarrador de pilotes conectada a la embarcación. La embarcación suele ser una embarcación elevable, ya que las patas de la embarcación elevable proporcionan la estabilidad requerida. En una secuencia operativa típica, el monopilote se baja al lecho marino mediante los medios de elevación que utilizan el agarrador para pilotes. Cuando la carga se transfiere desde los medios de elevación al lecho marino, el monopilote se desacopla de los medios de elevación y se instala una herramienta de martilleo de conducción sobre el monopilote. Bajo alguna guía proporcionada por el agarrador de pilote, el monopilote se introduce más en el lecho marino hasta alcanzar la profundidad deseada. Solo después de que el monopilote se haya fijado en el lecho marino, el monopilote se desacoplará del agarrador para pilotes.

El uso de una embarcación autoelevable garantiza que el movimiento de la embarcación sea limitado, pero tiene algunas desventajas y limitaciones, por ejemplo, relacionadas con la altura y el tamaño. Para poder instalar monopilotes más grandes y pesados, se espera que sea necesaria la instalación de monopilotes desde embarcaciones flotantes.

El agarrador para pilotes conocidas, utilizadas en plataformas autoelevables, no se pueden utilizar en embarcaciones flotantes, ya que en una embarcación flotante falta una plataforma de trabajo estable y estática. Una embarcación flotante tiene además una huella relativamente grande, incluso cuando su posición está algo restringida por un posicionamiento dinámico (DP) y/o un sistema de amarre. Otro inconveniente del método y dispositivo conocidos es que sólo se puede realizar en un mar relativamente en calma y para objetos de tamaño relativamente pequeño. De hecho, un objeto de tamaño considerable está sujeto a una gran cantidad de energía del mar (corrientes, olas) y del viento a medida que se sumerge en el agua. Cuanto más pesado es el estado del mar, más difícil se vuelve mantener bajo control un objeto de tamaño considerable, como los monopilotes cada vez más grandes. Con tal restricción climática, se puede perder un tiempo precioso.

El artículo " New BAUER Flydrill system drilling monopiles at Barrow Offshore Wind Farm, UK " por Manfred Beyer et al., BAUER Maschinen GmbH, XP055142024, describe un dispositivo para colocar un objeto delgado en un suelo bajo el agua. El dispositivo utiliza un sistema de "vuelco y guía" que ayuda a voltear el objeto. Este sistema está conectado a la popa de una embarcación y forma una bisagra alrededor de la cual el objeto puede girar durante el volteo.

El documento WO 2107/142418 A1 da a conocer un dispositivo para proporcionar una plataforma monopolar completa en una masa de agua. La parte superior de la plataforma descansa sobre una primera embarcación mientras que la plataforma que se va a sumergir en el agua descansa sobre un pontón separado. Después de retirar el pontón de debajo de la plataforma, dicha plataforma gira dentro del agua bajo la influencia de su propio peso y con la ayuda de un cable de tracción. Para guiar este movimiento, la primera embarcación está equipada con un dispositivo de rotación que permite varios grados de libertad para evitar daños en la primera embarcación y la plataforma.

El documento EP 2886722A1 describe un método y un dispositivo para colocar un objeto delgado, tal como un monopilote de una turbina eólica, sobre un fondo submarino. El dispositivo comprende unos medios de elevación para recoger el objeto de la cubierta de una embarcación autoelevable y un agarrador para el objeto. Los brazos de agarre del agarrador están adaptados para acoplarse a una parte periférica del objeto cuando está suspendido de los medios de elevación. El agarrador está equipado además con medios de amortiguación de movimiento para amortiguar los movimientos de los miembros de agarre con respecto a una estructura de soporte para el agarrador.

Resumen de la invención

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo y un método para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable con una dirección longitudinal hacia un fondo submarino, que elimina al menos parcialmente los inconvenientes mencionados anteriormente de la técnica anterior. La invención busca particularmente proporcionar un dispositivo y un método mejorados para proporcionar de forma segura un monopilote de una turbina eólica en un fondo submarino desde una embarcación flotante.

Se proporciona para este propósito de acuerdo con la invención un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1. El dispositivo es adecuado para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable que tenga una dirección longitudinal hacia el fondo submarino desde la cubierta de una embarcación, y comprende:

- unos medios de elevación configurados para recoger el objeto en un punto de elevación del mismo y posicionarlo sobre el fondo submarino;

- una herramienta volteadora conectada a un borde de la embarcación y configurada para enganchar una primera parte circunferencial del objeto y sostener un extremo inferior del objeto para sostener el objeto en la dirección longitudinal cuando está suspendido de los medios de elevación, proporcionando así un pivote alrededor del cual el objeto se puede voltear; y

- una herramienta de agarre conectada a un borde de la embarcación y configurada para enganchar una segunda parte circunferencial del objeto suspendido de los medios de elevación, estando separadas la primera y la segunda partes circunferenciales en la dirección longitudinal del objeto; y

- un sistema actuador configurado para actuar sobre la herramienta volteadora y la herramienta de agarre y controlar los movimientos de la primera y la segunda partes circunferenciales, en relación con la embarcación.

De acuerdo con la invención, la herramienta volteadora y la herramienta de agarre están alineadas posicionalmente entre sí de manera que permiten acoplar una primera y una segunda parte circunferencial que están separadas en la dirección longitudinal del objeto. Esto tiene varias ventajas, como se explicará más adelante.

Según la invención, la herramienta de agarre comprende una unidad de agarre y un marco de soporte, conectados a un borde de la embarcación, estando configurada la unidad de agarre para enganchar una segunda parte circunferencial (4b) del objeto (4) suspendido de los medios de elevación (7) mientras que la primera parte circunferencial (4a) todavía está enganchada por la herramienta volteadora (2), en donde la primera y la segunda parte circunferencial (4a, 4b) están separadas en la dirección longitudinal (40) del objeto (4).

La invención se refiere a un dispositivo en donde la herramienta de agarre comprende un sistema actuador configurado para trasladar la segunda parte circunferencial del objeto volteado con respecto a la embarcación en un plano sustancialmente horizontal, compensando así los movimientos de la embarcación y del objeto en dicho plano.

El dispositivo y, más específicamente, la combinación de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre proporciona un sistema fiable para proporcionar de forma controlada y precisa el objeto hacia y dentro del fondo submarino, preferiblemente desde una embarcación flotante. La combinación de la herramienta volteadora y agarre mutuamente alineadas permite reducir los movimientos de balanceo del objeto, en particular cuando depende de un medio de elevación, como una grúa. De hecho, una grúa está sujeta a ciertas limitaciones aceptables. Por ejemplo, los valores de ángulo de inclinación máximos permisibles típicos del cable de suspensión son 5° fuera del cable y 3° en el lado del cable. Exceder dichos límites puede causar que un cable colgante se salga de las poleas de la grúa y/o puede causar que se exceda la capacidad de carga horizontal máxima permitida de la grúa. Es particularmente útil para evitar el 'balanceo excesivo' del objeto cuando se vuelca parcialmente en el proceso de volteado, por ejemplo, hasta un ángulo de inclinación de aproximadamente 80° con respecto a la dirección horizontal.

El dispositivo inventado puede absorber al menos parte de la energía de un objeto suspendido de los medios de elevación y está configurado para mantener un objeto volteado en una posición deseada en relación con el fondo submarino mientras el objeto se baja sobre el fondo submarino o se proporciona en dicho fondo submarino.

Uno de los principales desafíos en la instalación de monopilotes flotantes es instalar el pilote dentro de las tolerancias de instalación requeridas. Una embarcación flotante (y, por lo tanto, en movimiento) tiene un rango de capacidad de trabajo muy limitado o ni siquiera podrá hacer frente a las estrechas tolerancias que normalmente se requieren. Como ejemplo, la desviación máxima del ángulo del monopilote con respecto a la dirección vertical puede estar limitada a 0,25° para algunos proyectos. El dispositivo de la invención ayuda a lograr tales objetivos.

El punto de elevación comprende preferiblemente un extremo superior del objeto, y al menos una de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre está configurada para enganchar el objeto suspendido de los medios de elevación a una distancia del punto de elevación.

Otro aspecto de la invención se refiere a un método para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable que tiene una dirección longitudinal hacia el fondo submarino desde la cubierta de una embarcación, el método comprende los pasos de

a) proporcionar un objeto y un dispositivo según lo reivindicado;

b) recoger el objeto con los medios de elevación en un punto de elevación del mismo;

c) introducir el objeto dentro de la herramienta volteadora y acoplar una primera parte circunferencial y un extremo inferior del objeto, opcionalmente suspendido de los medios de elevación, con la herramienta volteadora; d) voltear el objeto hasta una posición sustancialmente vertical, mientras la herramienta volteadora gira alrededor de un pivote;

e) enganchar una segunda parte circunferencial del objeto suspendido de los medios de elevación con la herramienta de agarre, estando separadas la primera y la segunda partes circunferenciales en la dirección longitudinal del objeto,

f) bajar el objeto sobre y dentro del fondo submarino; y

g) desacoplar el objeto del dispositivo.

en donde el sistema actuador actúa sobre al menos una de la herramienta de volteo y la herramienta de agarre y controla los movimientos de al menos una de las primera y segunda partes circunferenciales, con respecto a la embarcación durante al menos uno de los pasos d) y f).

El sistema actuador actúa sobre la herramienta de agarre y traslada la segunda parte circunferencial del objeto volteado con respecto a la embarcación en un plano sustancialmente horizontal, compensando así los movimientos de la embarcación, de modo que la segunda parte circunferencial del objeto volteado se mantiene en una posición sustancialmente fija. posición relativa al fondo submarino en el plano sustancialmente horizontal.

Se observa que los pasos del método anterior no requieren una secuencia específica. En particular, es posible que el paso e) de enganchar una segunda parte circunferencial del objeto suspendido de los medios de elevación con la herramienta de agarre, se realice antes o junto con una parte del paso d), es decir, voltear el objeto a una posición sustancialmente vertical, mientras que la herramienta volteadora gira alrededor de un pivote.

Con sustancialmente se entiende una desviación de como máximo 20 %, más preferiblemente como máximo 10 %, aún más preferiblemente como máximo 5 % y lo más preferiblemente como máximo 0,5 % de la cantidad indicada.

Una modalidad de la invención se refiere a un dispositivo y método en donde el sistema actuador está configurado para amortiguar los movimientos de al menos una de las primera y segunda partes circunferenciales acopladas, en relación con la embarcación, al menos durante uno de los pasos d) y F). Particularmente preferido es un dispositivo y método en donde el sistema actuador está configurado para amortiguar los movimientos relativos a la embarcación de ambas primera y segunda partes circunferenciales acopladas, al menos durante uno de los pasos d) y f). Dichas modalidades evitan además o al menos limitan la rotación del objeto durante el volteado alrededor de un eje vertical de la herramienta volteadora, por ejemplo, cuando un extremo inferior del objeto se mueve en la dirección del oleaje de la embarcación. También pueden evitar o al menos limitar un vuelco repentino de un extremo superior del objeto cuando el objeto está casi en una posición vertical, por ejemplo, cuando un extremo inferior del objeto se mueve en la dirección de balanceo de la embarcación.

Durante el volteo o mientras se baja el objeto, la herramienta de agarre engancha una segunda parte circunferencial del objeto. La herramienta de agarre puede funcionar en un modo de amortiguación en donde el objeto puede moverse en una dirección transversal con respecto a su dirección longitudinal a la manera de un péndulo amortiguado. También puede ser posible utilizar la herramienta de agarre y la herramienta volteadora en combinación para crear una amortiguación rotacional. La herramienta volteadora se usa entonces como punto de bisagra amortiguado para la primera parte circunferencial mientras que la herramienta de agarre amortigua los movimientos transversales de la segunda parte circunferencial.

En el modo de amortiguación, al menos uno de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre, y preferiblemente ambas, evitan que estos movimientos alcancen amplitudes tan altas que el dispositivo y/o el objeto y/o los medios de elevación puedan dañarse.

Además, se puede obtener una operación mejor controlada eliminando las amplitudes máximas. Por lo tanto, se hace posible trabajar en un estado de mar más pesado de hasta 2-2,5 m de altura significativa de ola y más, donde un método de la técnica anterior solo se puede aplicar hasta una altura significativa de ola de 1,5 m. La herramienta de agarre de acuerdo con la invención también se puede operar en un modo de compensación de movimiento de la embarcación, en cuyo modo la segunda parte circunferencial del objeto volteado se mantiene en una posición sustancialmente fija con respecto al fondo submarino en un plano que se extiende paralelo al fondo submarino, a pesar de los movimientos de la embarcación en relación con el fondo submarino. Este modo se utiliza preferentemente justo antes de que el objeto volteado se haya bajado hasta el punto de tocar o penetrar parcialmente el fondo submarino.

En funcionamiento, al menos una de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre se saca por la borda, de manera que las partes circunferenciales primera y/o segunda engranadas se extienden más allá del borde de la embarcación. El objeto volteado suspendido de los medios de elevación cuelga entonces hacia abajo a lo largo del borde de la embarcación dentro o por encima del agua.

Otra modalidad de la invención proporciona un dispositivo en donde el paso f) comprende además bajar el objeto sobre y dentro del fondo submarino mientras se traslada la segunda parte circunferencial del objeto volteado en relación con la embarcación en un plano sustancialmente horizontal, compensando así los movimientos de la embarcación.

La invención se refiere a un dispositivo en donde el sistema actuador está configurado para sujetar la segunda parte circunferencial del objeto volteado en una posición sustancialmente fija con respecto al fondo submarino en un plano horizontal, es decir, en un plano que se extiende sustancialmente paralelo al fondo submarino. Se define un plano horizontal para extenderse sustancialmente paralelo al fondo submarino, o alternativamente a la superficie del agua.

Una embarcación cuando flota en el agua está sujeta a movimientos que exhiben 6 grados de libertad, incluidos tres movimientos de traslación y tres movimientos de rotación. En un sistema de coordenadas cartesianas vinculado a una embarcación, y que define el eje z extendiéndose verticalmente, el eje x extendiéndose en dirección longitudinal de la embarcación y el eje y extendiéndose en dirección transversal de la embarcación, el movimiento de traslación en el eje x se denomina en la técnica como oleaje, el movimiento de traslación en el eje y como balanceo y el movimiento de traslación en el eje z como tirón. Un movimiento de rotación de la embarcación alrededor del eje x se denomina balanceo, una rotación alrededor del eje y como cabeceo y una rotación de la embarcación alrededor del eje z como guiñada. En particular, el plano (x,y) formado por la cubierta de la embarcación no será paralelo a un plano que se extienda paralelo al movimiento del fondo submarino, debido precisamente al movimiento de la embarcación en el agua. El sistema actuador del dispositivo inventado es capaz de trasladar la segunda parte circunferencial del objeto volteado en relación con la embarcación en un plano sustancialmente horizontal, compensando así los movimientos de la embarcación y, en una modalidad, sujetar un objeto y, en particular, una parte circunferencial del objeto volteado, en una posición sustancialmente fija con respecto al fondo submarino en un plano horizontal, es decir, un plano que se extiende casi paralelo al fondo submarino. Esto significa que, en un sistema de coordenadas cartesianas vinculado a la herramienta de agarre, que tiene ejes (x, y, z) que se extienden paralelos a los ejes de coordenadas (x, y, z) del sistema de coordenadas de la embarcación, no hay movimiento relativo al fondo submarino en las direcciones x e y del sistema de coordenadas de la herramienta de sujeción.

Sostener un objeto en una posición sustancialmente fija en relación con el fondo submarino en un plano horizontal se puede lograr en una modalidad del dispositivo inventado en donde el sistema de accionamiento está configurado para trasladar la herramienta de agarre en relación con la embarcación en un plano que se extiende paralelo al fondo submarino. El sistema actuador puede ser controlado por un operador desde el puente de la embarcación o la sala de control de la cubierta de la embarcación, por ejemplo, para lograr el objetivo anterior al menos hasta cierto grado de precisión.

Una mejora adicional de la invención interconecta la herramienta de sujeción y los controladores del sistema dinámico de posicionamiento/fijación. Una modalidad de dicha interfaz comprende un lazo de alimentación de fuerza desde la herramienta de agarre hasta el controlador de DP.

Una modalidad mejorada de la invención proporciona un dispositivo que comprende además un sistema sensor configurado para medir una inclinación del objeto volteado con respecto a un eje vertical. Tal modalidad permite que un operador tome la acción apropiada en respuesta a la salida del sistema sensor. Puede, por ejemplo, trasladar la herramienta de agarre en relación con la embarcación para adaptarse a una desviación de la verticalidad del objeto. En un aspecto de la invención, la posición angular del objeto se ajusta moviendo activamente la herramienta de agarre o partes de la misma por medio del sistema actuador, o moviendo activamente la posición de la embarcación, ya sea operando su sistema DP o su sistema de amarre. Estos últimos sistemas son particularmente útiles para corregir compensaciones relativamente grandes. De este modo, un objeto dispuesto en el fondo submarino puede llevarse a la posición correcta, generalmente vertical, antes de que este objeto se fije en el fondo submarino. La posición angular está determinada por el ángulo que forma la dirección longitudinal del objeto con la dirección vertical.

Otro dispositivo mejorado según una modalidad de la invención comprende además un sistema de control configurado para generar señales de control para el sistema actuador en respuesta a la salida del sistema sensor. Tal modalidad no necesita la intervención de un operador y puede funcionar por sí misma, si se desea.

La posición de un objeto delgado tal como un monopilote instalado en un fondo submarino puede determinarse por cualquier medio conocido en la técnica, tal como por un sistema de posicionamiento global conocido per se. El posicionamiento preciso del objeto puede mejorarse mediante una modalidad del dispositivo inventado en donde la embarcación comprende un posicionamiento dinámico (DP) o un sistema de amarre. Dichos sistemas permiten mantener una embarcación en una posición relativamente constante con respecto al fondo submarino, al menos dentro de algunas tolerancias, sin utilizar postes, como en una plataforma autoelevable, por ejemplo. El sistema de amarre puede comprender varias líneas de amarre, provistas en un extremo de un medio adecuado para conectarse al fondo submarino, y en el otro extremo provisto alrededor de un cabrestante u otro medio adecuado de recogida/descarga. El número de líneas de amarre se puede elegir convenientemente entre uno y cualquier número, por ejemplo 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, o incluso más.

La herramienta de agarre según la invención comprende una unidad de agarre para enganchar la segunda parte circunferencial y un marco de soporte para la unidad de agarre, en donde el marco de soporte está conectado al borde de la embarcación. El marco de soporte conecta la unidad de agarre a la embarcación y, en algunas modalidades, permite que el sistema actuador traslade la unidad de agarre con respecto a la embarcación en un plano que se extiende paralelo al fondo submarino.

En otra modalidad útil del dispositivo, al menos una de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre está conectada de forma giratoria al borde de la embarcación alrededor de un eje que se extiende a lo largo del borde para llevar la herramienta hacia adentro y hacia afuera de la embarcación. Ventajosamente, tanto la herramienta volteadora como la herramienta de agarre están conectadas de forma giratoria al borde de la embarcación alrededor de un eje que se extiende a lo largo del borde.

Para facilitar el movimiento de la unidad de sujeción en un plano horizontal, una modalidad del dispositivo comprende una herramienta de sujeción conectada de forma giratoria al borde de la embarcación alrededor de un eje que se extiende perpendicular a la cubierta de la embarcación. Tal eje se extiende en una dirección sustancialmente vertical.

Otra modalidad de la invención se refiere a un dispositivo en donde el sistema actuador comprende unidades de cilindro de pistón que actúan entre la embarcación y al menos una de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre, preferiblemente unidades de cilindro de pistón hidráulico. Para poder controlar el movimiento de la herramienta volteadora y/o de sujeción en un plano horizontal, las unidades de pistón y cilindro preferiblemente se extienden o acortan en un plano horizontal para ajustar la posición horizontal de la segunda parte circunferencial del objeto en el plano (x, y) relativo a la embarcación. El sistema de actuador compensa principalmente todos los movimientos horizontales de la embarcación durante el uso. Estos incluyen movimientos de primer orden relacionados con los movimientos de la propia embarcación, tales como movimientos horizontales inducidos por oleaje, balanceo, balanceo, cabeceo y guiñada. De hecho, los movimientos giratorios de la embarcación, como el balanceo, pueden provocar un componente de traslación horizontal o vertical de la herramienta de sujeción.

Los movimientos de segundo orden también pueden ser compensados por el sistema actuador de la herramienta de agarre, o alternativamente por un posicionamiento dinámico (DP) o huella de amarre, en caso de que estos movimientos de segundo orden superen los límites de compensación del sistema actuador de la herramienta de agarre. También se puede utilizar una combinación de ambos.

Todos los movimientos verticales de la embarcación se liberan (se permiten). Estos incluyen los movimientos verticales de la embarcación inducidos por el oleaje, el balanceo y el cabeceo. Estos, por lo tanto, no se transmiten a la herramienta de agarre.

La guiñada de la embarcación alrededor del objeto (punto de rotación) también puede compensarse o, en una modalidad alternativa, puede liberarse. Esto es para evitar aplicar un par de torsión por parte de la embarcación sobre el objeto.

Puede ser beneficioso, en particular cuando el objeto en uso aún no ha alcanzado el fondo submarino, proporcionar una modalidad del dispositivo en la que el sistema actuador comprende medios de amortiguación de movimiento configurados para amortiguar los movimientos de la herramienta de agarre y de un objeto sujetado por la herramienta de agarre en relación con la embarcación. Una modalidad preferida proporciona medios de amortiguación del movimiento en forma de una unidad de pistón y cilindro y medios de estrangulación para el líquido hidráulico presente en la unidad de pistón y cilindro. Una modalidad práctica proporciona un sistema de accionamiento, cuyas unidades de pistón y cilindro también están configuradas como medios de amortiguación del movimiento. En tal modalidad, el sistema actuador actúa como un sistema de posicionamiento preciso y como un medio de amortiguación del movimiento.

Los medios de amortiguación del movimiento pueden estar configurados para convertir la energía cinética de los elementos de agarre (y un objeto recibido en ellos) que se mueven con respecto a la estructura de soporte en energía térmica. El aumento de temperatura resultante del calor generado puede, por ejemplo, mantenerse bajo control enfriando los conductos y similares en el aire ambiente. En una posible modalidad, el dispositivo comprende medios de refrigeración para los medios de amortiguación de movimiento o componentes de los mismos.

Los medios de estrangulación para líquido hidráulico pueden estar presentes en el cilindro del pistón. El líquido hidráulico que fluye es sometido por los medios de estrangulación a una resistencia hidráulica, por lo que la fricción aumenta y la temperatura se eleva. La energía cinética generada se disipa así de forma eficaz. Cuando se desee, esta modalidad puede aplicarse en combinación con un acumulador hidráulico que puede generar opcionalmente las fuerzas de pretensado deseadas y/o puede compensar posibles diferencias de volumen en las cámaras de los cilindros hidráulicos. El pretensado de las unidades de pistón y cilindro del sistema actuador puede controlarse de manera sencilla aplicando un acumulador. Los acumuladores adecuados comprenden acumuladores de membrana y/o acumuladores de pistón. En el caso de un movimiento transversal del monopilote y la herramienta de agarre o partes del mismo, la tensión de compensación en dicha conexión de amortiguación de movimiento aumentará hasta un valor que depende del volumen de gas en el acumulador, por lo que se contrarresta el movimiento.

Los medios de estrangulación pueden estar configurados como aberturas en el pistón del cilindro de pistón y/o como estrangulamientos en los conductos hidráulicos. Los medios de estrangulación adecuados comprenden, por ejemplo, válvulas de estrangulación controlables opcionalmente.

De acuerdo con la invención, el sistema actuador y sus componentes, como los medios de amortiguación de movimiento opcionales, actúan transversalmente a la dirección longitudinal del objeto. Esto significa que los movimientos de balanceo transversales a la dirección longitudinal de un objeto alojado en la herramienta volteadora y/o de sujeción se contrarrestan con una componente de fuerza que actúa transversalmente a la dirección longitudinal del objeto.

Otra modalidad proporciona un dispositivo en donde al menos una de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre comprende una estructura de anillo que se puede abrir y volver a cerrar dispuesta alrededor de la primera y/o segunda parte circunferencial del objeto, respectivamente.

La estructura anular está preferiblemente provista de una pluralidad de brazos de guía, que se extienden en un plano transversal aproximadamente perpendicular a la dirección longitudinal del objeto, y móviles en el plano transversal entre una posición retraída a cierta distancia de la parte circunferencial y una posición extendida en donde se acopla la parte circunferencial.

Una modalidad más preferida proporciona un dispositivo en donde la pluralidad de brazos de guía está configurada para permitir al menos una traslación en la dirección longitudinal del objeto y una rotación alrededor de un eje paralelo a la dirección longitudinal del objeto. Una traslación en la dirección longitudinal de un objeto volteado corresponde a una traslación sustancialmente vertical y, por lo tanto, permite acomodar el oleaje de la embarcación. Una rotación alrededor de la dirección longitudinal de un objeto volteado corresponde a una rotación alrededor de un eje sustancialmente vertical y por lo tanto permite acomodar la guiñada de la embarcación. La última rotación permite girar un objeto volteado, como un monopilote, alrededor del eje vertical justo antes de que se fije en el fondo submarino.

La herramienta volteadora según una modalidad de la invención puede comprender dos estructuras anulares interconectadas separadas en la dirección longitudinal del objeto, para formar una estructura similar a una jaula que preferiblemente se puede abrir para recibir el objeto. Las estructuras anulares pueden estar interconectadas por nervaduras que se extienden longitudinalmente, por ejemplo.

De acuerdo con la invención, la herramienta volteadora está configurada para soportar el objeto en la dirección longitudinal cuando está suspendida de los medios de elevación. Esto puede conseguirse en una modalidad dotando a la herramienta volteadora de uno o más brazos extensibles telescópicamente provistos de un gancho que se acopla a un extremo inferior del objeto. Los brazos extensibles telescópicamente permiten ajustar la distancia longitudinal entre el extremo inferior y la primera parte circunferencial del objeto delgado, ofreciendo así la posibilidad de acomodar objetos de diferentes tamaños. Normalmente, se coloca un solo brazo entre un extremo inferior del objeto y la cubierta lateral de una embarcación.

Como alternativa a los brazos con ganchos mencionados anteriormente, el objeto también se puede sujetar por fricción durante el volteado, por ejemplo, dotando a la herramienta volteadora de elementos de fricción que impidan que una primera parte circunferencial acoplada se deslice hacia abajo con respecto a la herramienta volteadora. Una herramienta volteadora que comprenda elementos de fricción puede incluso usarse como medio de elevación, en cuya modalidad se puede omitir un medio de elevación separado tal como una grúa. Los elementos de fricción adecuados pueden comprender orugas de goma, por ejemplo.

Cuando el objeto volteado desciende hacia el fondo submarino y finalmente entra en contacto con dicho fondo, puede penetrar más en dicho fondo bajo la influencia de su propio peso. Sin embargo, una modalidad preferida de la invención comprende además medios para empujar el objeto hacia el fondo submarino. Por lo tanto, es posible hincar el monopilote en la superficie inferior haciendo uso de una unidad de martilleo hidráulico conocida per se, mediante perforación o mediante otra técnica adecuada. En un método preferido, el objeto es sostenido por la herramienta de sujeción mientras el objeto se introduce en el fondo submarino.

Otro dispositivo mejorado según la invención comprende una herramienta de agarre equipada con un sistema de mitigación de ruido (NMS). Esta modalidad puede ser útil en circunstancias en las que es obligatorio reducir la contaminación acústica durante la conducción del objeto al fondo submarino. La herramienta de agarre está provista de una interfaz adecuada para permitir el uso de tal NMS. Aunque se prefiere una modalidad en la que el NMS está conectado a la herramienta de agarre, el NMS también puede proporcionarse como una estructura separada para introducirse en el agua cerca de la unidad de agarre. Cuando se conecta a la herramienta de agarre, el ⁿM^sse puede abrir preferentemente para permitir que un objeto entre en la herramienta de agarre y el NMS.

El dispositivo es particularmente útil para proporcionar una base monopilote en un fondo submarino desde la cubierta de una embarcación, preferiblemente una embarcación flotante, de acuerdo con los métodos explicados en las reivindicaciones adjuntas.

Se establece expresamente que las modalidades de la invención descritas en esta solicitud de patente pueden combinarse en cualquier combinación posible de estas modalidades, y que cada modalidad puede formar individualmente el objeto de una solicitud de patente divisional.

Breve descripción de las figuras

La invención se aclarará ahora con referencia a las siguientes figuras, sin limitarse a ellas de otra manera. En las figuras:

La Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de una embarcación flotante provisto de un dispositivo según una forma de modalidad de la invención;

La Figura 2 es una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo que comprende una herramienta volteadora y una unidad de agarre de acuerdo con una modalidad de la invención;

Las Figuras 3A-3F representan vistas en perspectiva esquemáticas de la modalidad de la Figura 2 durante diferentes etapas de funcionamiento;

Las Figuras 4A-4C son vistas esquemáticas en perspectiva de una herramienta de agarre según una modalidad de la invención;

La Figura 5 es una vista en perspectiva esquemática de un elemento de sujeción a distancia, utilizado en la construcción de sujeción según una forma de modalidad de la invención; y finalmente

Las Figuras 6A-6O representan esquemáticamente diferentes etapas de operación de acuerdo con una modalidad del método inventado.

Descripción de las modalidades ilustrativas

Haciendo referencia a la Figura 1, se muestra una embarcación 10 que está equipada con un dispositivo 1 según una modalidad de la invención. El dispositivo 1 se usa para proporcionar un monopilote 4 que tiene un eje longitudinal 40 en un fondo bajo el agua 5. Los componentes que se colocarán se pueden proporcionar en una cubierta de trabajo de la embarcación 10, como por ejemplo una serie de piezas de transición 6 y monopilotes 4. La cubierta de trabajo de la embarcación 10 soporta además un medio de elevación en forma de grúa 7, provisto de forma giratoria alrededor de un eje vertical sobre una base 72. La grúa 7 está provista de cables de elevación 70 y, en un extremo exterior libre de los mismos, de un polipasto de elevación 71 con gancho, del que se puede suspender un monopilote 4 en uso en un punto de elevación 46, previsto en un extremo superior del monopilote. 4.

La embarcación 10 está equipada con un sistema de posicionamiento y/o amarre dinámico (no mostrado), conocido per se.

Una modalidad del dispositivo 1 se muestra con más detalle en la Figura 2. El dispositivo 1 comprende una herramienta volteadora 2 conectada a un borde 10a de la embarcación 10 y configurada para acoplarse a una primera parte circunferencial 4a y soportar un extremo inferior 4c del monopilote 4. La herramienta volteadora 2 proporciona un pivote alrededor del cual se puede voltear el monopilote 4, como se describirá con más detalle a continuación. El dispositivo 1 también comprende una herramienta de agarre 3, también conectada al borde 10a de la embarcación 10. La herramienta de agarre 3 está configurada para acoplarse a una segunda parte circunferencial 4b del monopilote 4, como se muestra en las Figuras 6E a 6M. Como se muestra, la primera parte circunferencial 4a y la segunda parte circunferencial 4b están separadas en la dirección longitudinal 40 del monopilote 4 en cierta distancia 41. Las primera y segunda partes circunferenciales (4a, 4b) están ubicadas a una distancia distinta de cero del punto de elevación 46.

La herramienta de agarre 3 comprende un sistema actuador que comprende una serie de cilindros de pistón hidráulico 35 (ver Figura 4), configurados para trasladar la segunda parte circunferencial 4b de un monopilote 4 en posición vertical con respecto a la embarcación 10 en un plano sustancialmente horizontal. Los movimientos de la embarcación 10 como resultado de la acción de las olas se compensan de ese modo, como se ilustra con más detalle a continuación.

Se proporciona un par de rieles deslizantes (210, 310) en la cubierta de trabajo 10b de la embarcación 10. Los rieles de deslizamiento 210 se utilizan para trasladar la herramienta volteadora 2 en una dirección transversal (hacia el otro lado de la nave) paralela a un eje y en un sistema de coordenadas (x, y) asociado con la embarcación 10, para traer la herramienta volteadora desde una posición exterior que se muestra en Figuras 6A a 6I, a una posición interior mostrada en las Figuras 6K a 6O. Los rieles deslizantes 310 se usan para hacer girar la herramienta de agarre 3 alrededor del eje x de una embarcación que se extiende paralelo al borde 10a de la embarcación 10 para llevar la herramienta de agarre 3 desde una posición externa que se muestra en la Figura 4B, por ejemplo, a una posición interna que se muestra en Figura 4C. El eje x en el sistema de coordenadas de la embarcación se extiende paralelo a la dirección central de la embarcación 10.

Una persona 50, de pie en la cubierta de trabajo 10b de la embarcación 10, ilustra el tamaño del dispositivo 1.

El dispositivo 1 permite el pilotaje directo desde la embarcación flotante 10. La herramienta volteadora 2 está configurada para voltear el monopilote 4, llevándolo desde una posición de transporte sustancialmente horizontal (como se muestra en la Figura 1) a una orientación sustancialmente vertical. La herramienta volteadora 2 está en la modalidad mostrada colocada en línea con la herramienta de agarre 3 y trabaja junto con la herramienta de agarre 3 para mantener el monopilote 4 bajo control y evitar las oscilaciones del monopilote 4 durante el descenso. La herramienta volteadora 2 y la herramienta de agarre 3 trabajan alineadas en la dirección longitudinal 40 del monopilote para ser recibidos en ambas herramientas (2, 3). Sin embargo, ambas herramientas (2, 3) también se pueden usar fuera de línea si se desea.

Con referencia a las Figuras 3A a 3F, la herramienta volteadora 2 tiene dos estructuras anulares interconectadas (20, 21) separadas en la dirección longitudinal 40 del monopilote 4 cuando se recibe en la herramienta volteadora 2. Los anillos (20, 21) están interconectados por nervaduras longitudinales 22 y juntos forman una estructura similar a una jaula, en la que se puede alojar un monopilote 4. Las estructuras anulares (20, 21) se pueden abrir y volver a cerrar girando alrededor de las bisagras 23 como se muestra en la Figura 3B, por ejemplo. El monopilote 4 puede cargarse y liberarse de la estructura en forma de jaula que se voltea (20, 21, 22) abriendo la puerta de la jaula con cilindros hidráulicos 27 provistos para este fin. Se pueden usar cilindros de bloqueo para restringir la puerta de la estructura similar a una jaula durante el volteo.

La estructura en forma de jaula volteadora (20, 21, 22) está sostenida por un marco colgante 28 que se desliza a lo largo de los rieles deslizantes 210. La estructura tipo jaula (20, 21, 22) está conectada al marco colgante 28 por una bisagra 29 que permite una rotación libre alrededor de un eje 41, extendiéndose transversalmente a la dirección longitudinal 40 del monopilote 4 cuando se recibe en la herramienta para voltear 2. El marco colgante 28 se puede mover hacia adentro mediante el sistema de deslizamiento 210 y se bloquea en su lugar mediante pasadores de bloqueo operados por cilindros hidráulicos (de baja capacidad).

La estructura tipo jaula (20, 21, 22) se proporciona alrededor de la primera parte circunferencial 4a del monopilote 4 para sostenerlo. Las estructuras anulares (20, 21) están provistas de una pluralidad de brazos guía 24, que se extienden en un plano transversal aproximadamente perpendicular a la dirección longitudinal 40 de un monopilote 4 dispuesto en la estructura tipo jaula (20, 21, 22). Los brazos de guía 24, cuya vista detallada se muestra en la Figura 5, son móviles en el plano transversal entre una posición retraída a cierta distancia de la parte circunferencial 4a y una posición extendida en la que la parte circunferencial 4a está acoplada. En el extremo de acoplamiento de los brazos de guía 24, los brazos están provistos de rodillos 24a que, en uso, permiten un movimiento relativamente sin obstáculos del monopilote acoplado 4 en una dirección z (una dirección vertical correspondiente a la oscilación de la embarcación 10), y rodillos 24b que en uso permiten una rotación relativamente sin obstáculos del monopilote acoplado 4 alrededor de un eje paralelo a la dirección longitudinal 40 del monopilote 4, correspondiente a la oscilación de la embarcación 10.

La herramienta volteadora está equipada además con medios para soportar el extremo inferior 4c del monopilote 4 en una posición suspendida. Estos medios pueden comprender brazos extensibles telescópicamente 25 que se extienden en la dirección longitudinal 40 del monopilote 4 y provistos de ganchos 26 que se extienden en un plano transversal a la dirección longitudinal 40 y capaces de acoplarse al extremo inferior 4c, como se muestra en la Figura 2, por ejemplo. Haciendo referencia a la Figura 3F, los ganchos 26 pueden pivotar alrededor de la parte final de los brazos 25 a una posición que libera el extremo inferior 4c del monopilote 4. Por ejemplo, pueden abrirse mediante cilindros hidráulicos. Las Figuras 3C y 3D ilustran que la longitud de los brazos 25 puede ajustarse telescópicamente para adaptarse a diferentes tamaños de monopilotes. Los ganchos telescópicos 26 pueden, en otras palabras, ajustarse para adaptarse a diferentes longitudes de paso del monopilote. Para voltearlos, los ganchos 26 pueden bloquearse mecánicamente. Los ganchos telescópicos 26 se utilizan para sujetar la parte extrema inferior 4c del monopilote 4 durante el volteado. Cada uno de los ganchos telescópicos 26 es accionado por un cilindro de deslizamiento y dos cilindros de bloqueo, no mostrados en detalle.

El propósito de la herramienta volteadora 2 es soportar y constreñir la parte extrema inferior 4c del monopilote 4 durante el volteado. Después de voltear el monopilote 4, el pilote 4 normalmente es atrapado por la herramienta de sujeción 3 donde, después de voltear la herramienta 2, se abre la estructura en forma de jaula (20, 21, 22) y se libera el monopilote 4. Después de soltar el monopilote 4, la herramienta volteadora 2 puede regresar a su posición interna deslizándola hacia adentro a lo largo del par de rieles deslizantes 210.

Con referencia a las Figuras 4A y 4B, se muestra una modalidad de una herramienta de agarre 3. La herramienta de agarre 3 comprende una unidad de agarre 30 para enganchar la segunda parte circunferencial 4b de un monopilote 4 y un marco de soporte 31 para la unidad de agarre 30. El marco de soporte 31 está conectado de forma giratoria al borde 10a de la embarcación 10 mediante una serie de bisagras 32, dispuestas en la plataforma de trabajo 10b de la embarcación 10 y que permiten una rotación alrededor de un eje que se extiende a lo largo del borde 10a. Tal conexión permite mover la herramienta de sujeción 3 entre una posición interna, como se muestra en la Figura 4C, a una posición externa, como se muestra en la Figura 4B.

El marco de soporte 31 comprende además una serie de tirantes que forman un marco deslizante 38 y un marco plegable 39. El marco deslizante 38 tiene como objetivo mantener la unidad de agarre 30 en su lugar. Durante la compensación, la unidad de agarre 30 se desliza sobre el marco deslizante 38 al activar los cilindros hidráulicos 60 que se extienden entre el marco deslizante 38 y las interfaces deslizantes 61, provistos en la unidad de agarre 30. El marco deslizante 38 está conectado al marco plegable 39 con bisagras 32 y puede moverse con respecto al marco plegable 39 mediante el accionamiento de cilindros hidráulicos 62. El marco plegable 39 se usa para colocar el marco deslizante 38 fuera de borda durante el funcionamiento. El marco plegable 38 está conectado a la plataforma de trabajo 10a mediante bisagras 32. El marco plegable 38 también se puede plegar sobre la plataforma de trabajo 10a con el uso del sistema de deslizamiento 310 de la herramienta de agarre 3, como se muestra en la Figura 4c . El marco plegable 38 se baja deslizando un tirante 63 dispuesto entre el marco plegable 38 y los rieles deslizantes 310 hacia atrás.

La unidad de agarre 30 está formada como un anillo de guía que comprende un elemento de marco principal 33 y dos elementos de brazo de marco (37a, 37b) conectados de forma articulada al mismo que se bloquean en posición después de que se ha cargado un monopilote 4 dentro de la unidad de agarre 30. Los elementos de brazo (37a, 37b) del anillo de guía son accionados por cilindros hidráulicos (35a, 35b) previstos entre el elemento de estructura principal 33 y los brazos (37a, 37b) respectivamente. Los elementos de brazo (37a, 37b) pueden bloquearse mediante un pasador, provisto a través de orificios (36a, 36b) en los brazos (37a, 37b), y por ejemplo insertados por un cilindro hidráulico.

Al igual que con la herramienta volteadora 2, el elemento de estructura principal 33 y los brazos (37a, 37b) están provistos de una pluralidad de brazos de guía 34, provistos a lo largo de la circunferencia de la unidad de agarre 30 y que se extienden en un plano transversal aproximadamente perpendicular a la longitud dirección 40 de un monopilote 4 dispuesto en la unidad de agarre 30. Los brazos de guía 34 pueden ser los mismos que los brazos de guía 24 que se han descrito anteriormente con referencia a la Figura 5. Los brazos de guía 34 (también denominados cajas de rodillos) se utilizan para mantener el monopilote 4 en una posición centrada dentro de la unidad de agarre 30. El cilindro hidráulico se coloca dentro de las cajas de rodillos para ajustar el diámetro del soporte en la unidad de agarre 30 empujando o retrayendo los rodillos 34a. Se puede empujar un rodillo de orientación adicional (horizontal) 34b contra el monopilote 4 para colocar el monopilote en una orientación deseada con respecto a un eje vertical (guiñada). Si bien hay cuatro rodillos dibujados en la Figura 4, el número total de rodillos se puede elegir a voluntad y puede ser más de cuatro, por ejemplo seis u ocho, o incluso más, dependiendo de la necesidad de apoyo del monopilote 4.

El sistema actuador comprende al menos las unidades de cilindro de pistón hidráulico (60, 62), convenientemente incorporadas en un circuito hidráulico (no mostrado). Los cilindros hidráulicos 62 permiten trasladar la unidad de agarre 30, y por lo tanto también una segunda parte circunferencial 4b de un monopilote volteado 4 provisto en la unidad de guía 30, con respecto a la embarcación 10 en un plano sustancialmente horizontal, compensando así los movimientos de la embarcación en este plano. La traslación en la dirección x e y es causada por una rotación alrededor de la bisagra 32. Esto se debe a que la herramienta de agarre 3 está conectada de forma giratoria al borde 10a de la embarcación 10 alrededor de un eje que se extiende perpendicular a la cubierta 10b de la embarcación 10. Un plano horizontal se define como el que se extiende sustancialmente paralelo al fondo submarino, o alternativamente a la superficie del agua.

Las unidades de cilindro de pistón hidráulico (60, 62) pueden estar provistas de medios de estrangulación para el líquido hidráulico presente en el cilindro de pistón, lo que permite actuar como un medio de amortiguación de movimiento configurado para amortiguar los movimientos de la herramienta de agarre 3 en relación con la embarcación 10. Opcionalmente pueden enfriarse.

El sistema actuador que comprende al menos las unidades de cilindro de pistón hidráulico (60, 62) puede configurarse para mantener la segunda parte circunferencial 4b del monopilote volteado 4 en una posición sustancialmente fija con respecto al fondo submarino en un plano horizontal, es decir, en un plano extendiéndose paralelamente al fondo submarino. Esto puede lograrse trasladando la herramienta de agarre 3 con respecto a la embarcación 10 en dicho plano horizontal mediante el sistema de accionamiento. Para ello, se proporciona un sistema sensor (no mostrado pero conocido per se) configurado para medir una inclinación del monopilote volteado 4 en relación con un eje vertical y la salida del sistema sensor se utiliza para generar señales de control para el sistema actuador con el fin de mantener el ángulo de inclinación dentro de una desviación tolerable de la dirección vertical. Los sistemas de medición de ángulos, tales como los inclinómetros, son conocidos per se y puede usarse cualquier tipo adecuado. También es posible y preferible medir el ángulo de inclinación por otros medios que no sean un inclinómetro. Es posible, por ejemplo, derivar la inclinación del objeto midiendo la posición de los extremos superior e inferior del objeto y derivar la inclinación de estas dos posiciones determinadas con respecto al fondo submarino.

El dispositivo puede estar equipado además con medios para conducir el monopilote volteado 4 hacia el fondo submarino, como una unidad de martilleo hidráulico. También se puede usar un sistema de mitigación de ruido (NMS), preferiblemente conectado a la unidad de agarre.

El dispositivo inventado 1 se puede usar ventajosamente en un método para proporcionar un monopilote 4 en un fondo submarino desde la cubierta de una embarcación flotante 10.

Con referencia a las Figuras 6A a 6O, el método puede comprender varios pasos. Estos pueden ser típicamente como sigue.

En un primer paso se abre la jaula de la herramienta volteadora 2 y se prepara para la carga de un monopilote 4 (Figura 6A). La jaula de la herramienta volteadora 2 está en esta etapa orientada sustancialmente horizontalmente. Los brazos extensibles telescópicamente 25 se extienden en la dirección longitudinal 40 del monopilote 4 y los ganchos 26 configurados para soportar el extremo inferior 4c del monopilote 4 están cerrados.

A continuación, un monopilote 4 es recogido por los medios de elevación en forma de grúa 7 y cargado en el interior de la herramienta volteadora 2, hasta que su cara extrema inferior 4c alcanza los ganchos cerrados 26. Alternativamente, los ganchos 26 pueden llevarse hacia la cara del extremo inferior 4c después de que el monopilote 4 haya sido cargado dentro de la herramienta volteadora 2. La jaula de la herramienta volteadora 2 se cierra para cargar y sujetar el monopilote 4 dentro de la jaula de la herramienta volteadora 2 (Figura 6B). El monopilote 4 está orientado en una posición sustancialmente horizontal, aproximadamente paralelo a la plataforma de trabajo 10b de la embarcación 10.

Como se muestra en la Figura 6C, la unidad de agarre 30 de la herramienta de agarre 3 se abre girando los brazos (37a, 37b) hacia afuera y el monopilote 4 es volteado por la grúa 7. Esto también provoca una rotación libre de la herramienta volteadora 2 alrededor de su pivote 29 que conecta la vía 28 con la embarcación 10. En esta modalidad se requiere la apertura de la herramienta de agarre 3 para permitir que el monopilote 4 pase la unidad de agarre 3.

El monopilote 4 se vuelca con la grúa 7 y la herramienta volteadora 2 hasta alcanzar un cierto ángulo de inclinación, que es relativamente cercano a la dirección vertical (Figura 6D).

Para que el monopilote 4 se acerque a una dirección sustancialmente vertical, la unidad de agarre 30 de la herramienta de agarre 3 se cierra girando los brazos (37a, 37b) alrededor de una segunda parte circunferencial 4b del monopilote 4, como se muestra en la Figura 6E.

El monopilote 4 se vuelve a voltear hasta que se coloca en una posición sustancialmente vertical, como se muestra en la Figura 6F. La unidad de agarre 30 de la herramienta de agarre 3 proporciona estabilidad adicional durante esta última etapa de volteado.

La Figura 6G ilustra un siguiente paso en donde los ganchos telescópicos 26 se abren para liberar el monopilote 4 de la herramienta volteadora 2, al menos en una dirección vertical aproximadamente paralela al eje z. El monopilote 4 ahora está suspendido únicamente en la grúa 7.

Los brazos telescópicos 25 con ganchos 26 se retraen dentro de la jaula de la herramienta volteadora 2 y el monopilote 4 se baja aún más, siendo guiado tanto por la unidad de agarre 3 como por la herramienta volteadora 2, cuya jaula todavía está cerrada alrededor del monopilote 4 (Figura 6H).

Después de bajar el monopilote 4 a una posición justo por encima de la superficie del fondo bajo el agua, la jaula de la herramienta volteadora 2 se abre para liberar el monopilote 4 al menos de la herramienta volteadora 2. Este paso se muestra en la Figura 6I.

Con referencia ahora a la Figura 6J, la herramienta volteadora 2 gira alrededor de su conexión articulada con la embarcación 10 hacia la plataforma de trabajo 10b y se traslada a lo largo de los rieles deslizantes 210 a una posición de reposo en la plataforma de la embarcación 10.

El monopilote 4 se orienta entonces alrededor de su eje longitudinal 40 usando los rodillos 34b de las cajas de rodillos 34 en la dirección de la flecha de guiñada antes de clavarlo en el fondo submarino, como se muestra en la Figura 6K.

Evidentemente, la unidad de agarre 30 de la herramienta de agarre 3 todavía está dispuesta alrededor del monopilote 4 para que los rodillos 34b hagan contacto con la superficie del monopilote 4 en la segunda parte circunferencial 4b.

Haciendo referencia a la Figura 6L, el monopilote 4 se introduce más en el fondo submarino, preferiblemente por su propio peso, hasta que el punto de contacto con el fondo forma una bisagra para el monopilote 4. En esta posición, el sistema actuador y los cilindros de pistón hidráulico (60, 62) en particular se activan al trasladar la unidad de agarre 30 y la segunda parte circunferencial 4b atrapada por esta unidad en un plano horizontal para traer y mantener el monopilote 4 en una posición sustancialmente vertical durante la penetración adicional en el fondo submarino. El sistema accionador opera preferiblemente en respuesta a señales que se originan en la salida de un sensor de inclinación o posición. El sistema actuador es operativo para mantener la segunda parte circunferencial 4b del monopilote 4 en una posición estable con respecto al fondo submarino, compensando así los movimientos de la embarcación en el plano horizontal. La posición objetivo del extremo inferior 4c del monopilote 4 puede determinarse midiendo la posición de la embarcación 10 con el sistema de posicionamiento dinámico, la posición de la grúa 7 y la posición de la unidad de agarre 30.

En una siguiente fase, mostrada en la Figura 6M, el monopilote 4 se clava en el lecho marino mientras la herramienta de agarre 3 y el sistema actuador continúan su operación de compensación de movimiento.

Cuando el monopilote 4 ha penetrado en el fondo submarino en la medida deseada, se interrumpe el martilleo y se abre la herramienta de agarre 3 retrayendo los brazos (37a, 37b), como se muestra en la Figura 6 n . La herramienta de agarre 3 también se puede abrir cuando el martillo está a punto de alcanzar el nivel de altura de la herramienta de agarre 3. En esta situación, el monopilote 4 normalmente será lo suficientemente estable como para no ser soportado por la herramienta de sujeción 3, aunque no haya alcanzado su profundidad de penetración final deseada.

La unidad de agarre 3 se lleva a su posición de reposo haciéndola girar hacia la cubierta de trabajo de la embarcación 10a hasta que alcanza una posición aproximadamente vertical (Figura 6O). La embarcación 10 puede entonces navegar a otro lugar y los pasos descritos anteriormente pueden repetirse para proporcionar otro monopilote 4 en el fondo submarino.

La invención no se limita a la modalidad descrita anteriormente y también comprende modificaciones de la misma, en la medida en que éstas caigan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (1) para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable (4) que tiene una dirección longitudinal (40) hacia el fondo submarino (5) desde la cubierta de una embarcación (10), el dispositivo (1) comprende:

- un medio de elevación (7) configurado para recoger el objeto (4) en un punto de elevación (46) del mismo y posicionarlo sobre el fondo submarino (5);

- una herramienta volteadora (2) configurada para conectarse a un borde (10a) de la embarcación (10) y configurada para acoplarse a una primera parte circunferencial (4a) del objeto (4) y soportar un extremo inferior del objeto (4) para soportar el objeto (4) en la dirección longitudinal (40) cuando está suspendido de los medios de elevación (7), proporcionando así un pivote alrededor del cual el objeto (4) puede voltearse; y - una herramienta de agarre (3) que comprende una unidad de agarre (30) y un marco de soporte (31), configurada para conectarse a un borde (10a) de la embarcación (10), estando configurada la unidad de agarre (30) para acoplarse a una segunda parte circunferencial (4b) del objeto (4) suspendido de los medios de elevación (7) mientras que la primera parte circunferencial (4a) todavía está enganchada por la herramienta volteadora (2), y en donde la primera y la segunda parte circunferencial (4a, 4b) están separadas en la dirección longitudinal (40) del objeto (4);

en donde el dispositivo (1) comprende además

- un sistema actuador (35) configurado para actuar sobre la herramienta volteadora (2) y la herramienta de agarre (3) y controlar los movimientos de la primera y la segunda parte circunferencial (4a, 4b), con respecto a la embarcación (10), en donde el sistema actuador (35) está configurado para actuar sobre la herramienta de agarre (3) y trasladar la segunda parte circunferencial (4b) del objeto volteado (4) con respecto a la embarcación (10) en un plano sustancialmente horizontal, compensando así los movimientos de la embarcación, de manera que la segunda parte circunferencial del objeto volteado se mantiene en una posición sustancialmente fija con respecto al fondo submarino en el plano sustancialmente horizontal.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el sistema actuador está configurado para amortiguar los movimientos de la primera parte circunferencial, con respecto a la embarcación.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un sistema sensor configurado para medir una inclinación del objeto volteado con respecto a un eje vertical.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un sistema de control configurado para generar señales de control para el sistema actuador en respuesta a la salida del sistema sensor.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la embarcación es una embarcación flotante y comprende un sistema de posicionamiento dinámico (DP) o de amarre.

6. Dispositivo según las reivindicaciones 4 y 5, en donde el sistema de control comprende una interfaz entre la herramienta de agarre y el controlador de posicionamiento dinámico (DP) proporcionado en la embarcación, en donde la interfaz comprende opcionalmente un lazo de alimentación de fuerza desde la herramienta de agarre hasta el controlador de DP.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre está conectada de forma giratoria al borde de la embarcación alrededor de un eje que se extiende a lo largo del borde para llevar la herramienta hacia adentro y hacia afuera de la embarcación.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la herramienta de agarre está conectada de forma giratoria al borde de la embarcación alrededor de un eje que se extiende perpendicular a la cubierta de la embarcación.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema actuador está configurado para trasladar la unidad de agarre con respecto a la embarcación en un plano que se extiende paralelo al fondo submarino.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema actuador comprende unidades de cilindro de pistón que actúan entre la embarcación y al menos una de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, en donde los medios de amortiguación del movimiento del sistema actuador comprenden una unidad de cilindro de pistón y medios de estrangulación para el líquido hidráulico presente en el cilindro de pistón.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la herramienta de agarre está provista de un sistema de reducción de ruido.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la herramienta volteadora tiene medios para soportar un extremo inferior del objeto suspendido de los medios de elevación que comprenden brazos extensibles telescópicamente provistos de ganchos que se acoplan al extremo inferior.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el punto de elevación comprende un extremo superior del objeto, y al menos una de la herramienta volteadora y la herramienta de agarre está configurada para enganchar el objeto suspendido de los medios de elevación a una distancia del punto de elevación.

15. Método para proporcionar un objeto delgado y de tamaño considerable (4) que tiene una dirección longitudinal (40) hacia el fondo submarino (5) desde la cubierta de una embarcación (10), el método que comprende los pasos de

a) proporcionar un objeto (4) y un dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores;

b) recoger el objeto (4) con los medios de elevación (7) en un punto de elevación (46) del mismo;

c) llevar el objeto (4) dentro de la herramienta volteadora (2) y acoplar una primera parte circunferencial (4a) del objeto (4) suspendido de los medios de elevación (7) con la herramienta volteadora (2);

d) voltear el objeto (4) hasta una posición sustancialmente vertical, mientras que la herramienta volteadora (2) gira alrededor de un pivote;

e) enganchar una segunda parte circunferencial (4b) del objeto (4) suspendido de los medios de elevación (7) con la herramienta de agarre (3), estando separadas la primera y segunda partes circunferenciales (4a, 4b) en la dirección longitudinal (40) del objeto (4),

f) bajar el objeto (4) sobre y dentro del fondo submarino (5); y

g) desacoplar el objeto (4) del dispositivo (1),

en donde el sistema actuador (35) actúa sobre al menos una de la herramienta volteadora (2) y la herramienta de agarre (3) y controla los movimientos de al menos una de las primera y segunda partes circunferenciales (4a, 4b), con respecto a la embarcación (10) durante al menos uno de los pasos d) y f), y el sistema actuador (35) actúa sobre la herramienta de agarre (3) y traslada la segunda parte circunferencial (4b) del objeto volteado (4) con respecto a la embarcación (10) en un plano sustancialmente horizontal, compensando así los movimientos de la embarcación, de modo que la segunda parte circunferencial del objeto volteado se mantenga en una posición sustancialmente fija con respecto al fondo submarino en el plano sustancialmente horizontal, al menos durante el descenso del objeto (4) en el paso f.