ES2954945T3 - Hincador de pilotes y método - Google Patents

Abstract

Se describe un conjunto de hincador de pilotes para hincar un pilote en el suelo, preferiblemente en alta mar, y un método para hincar un pilote en el suelo usando el conjunto de hincador de pilotes. El conjunto incluye una carcasa que define una cámara, estando configurada la cámara para alojar un fluido, comprendiendo la cámara un canal que se extiende al menos parcialmente a su través. El conjunto incluye además un elemento de posicionamiento configurado para colocar la carcasa en o sobre la pila, en donde al menos una porción del elemento de posicionamiento está posicionada entre la cámara y la pila, en donde el elemento de posicionamiento comprende un elemento guía, configurado para extenderse al menos parcialmente a través del canal de la cámara. El conjunto incluye además medios de accionamiento, en donde el accionamiento de los medios de accionamiento desplaza la cámara con respecto al elemento de posicionamiento, de manera que la cámara se aleja de la pila, y en donde los medios de accionamiento están configurados para liberar la cámara para su desplazamiento hacia la pila de manera que la cámara ejerce una fuerza sobre el miembro de posicionamiento para clavar de forma controlable el pilote en el suelo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Hincador de pilotes y método

Campo técnico

La presente invención se refiere a un hincador de pilotes, y más particularmente a un hincador de pilotes adecuado para operaciones en alta mar. La presente invención también se refiere a un método para hincar un pilote en el suelo.

Antecedentes de la invención

Hincar un pilote en el suelo en alta mar generalmente implica dejar caer un ariete o un martillo sobre la parte superior del pilote desde cierta altura a través de una placa de impacto. Para aplicar las fuerzas de impacto hacia abajo del martillo sobre un área de superficie más grande de la porción superior del pilote y para proteger la porción superior del pilote de daños, generalmente se coloca un revestimiento de impacto de madera entre la porción inferior de la placa de impacto o yunque y la porción superior del pilote (ver documento DE8900692U1). Para proteger mejor la placa de impacto y la porción superior del pilote, también se ha propuesto el uso de resortes de gas a presión, conectados a la placa de impacto (ver documento DE8900692U1). Para proteger el martillo y la porción superior del pilote contra daños por el impacto directo del martillo en el pilote, el uso de una cámara de presión llena de líquido encima de la placa de impacto, para proporcionar resistencia líquida y un amortiguador de gas atrapado entre el martillo y la porción superior del pilote, también se ha propuesto (ver documento GB1576966A). Para este propósito, también se ha propuesto el uso de una pila de discos de resorte o un bloque hidráulico para proporcionar un amortiguador entre el martillo y la impacto en la porción superior del pilote (ver documentos US2184745A y US3498391A). El uso de una pila de amortiguadores para petróleo y gas sobre un martillo para amortiguar el golpe del martillo sobre un yunque en la porción superior de un pilote también se ha descrito en el llamado martillo de impacto HYDROBLOK desarrollado por Hollandsche Beton Groep. También se ha propuesto utilizar una columna de agua sobre el martillo para proporcionar la fuerza impulsora descendente al martillo (ver documentos WO2018030896, WO2013112049 y WO2015009144).

Sin embargo, los diseños de los hincadores de pilotes conocidos no han sido muy adecuados para hincar pilotes de gran diámetro en el suelo mar adentro. Los hincadores de pilotes convencionales se han visto limitados en cuanto a las fuerzas de impacto que sus martillos pueden aplicar a la porción superior de los pilotes. Con pilotes más grandes (normalmente con bordes de más de 6 metros de diámetro), las fuerzas de impacto proporcionadas por los martillos de los hincadores de pilotes convencionales han tenido que distribuirse en un área mucho más grande. Es decir, la fuerza de un martillo convencional debe distribuirse desde el centro del pilote, donde el martillo golpea el yunque, hasta el borde del pilote en este diámetro tan grande. Esto requiere yunques muy grandes entre el martillo y el pilote.

Resumen de la invención

La invención está definida por las reivindicaciones.

De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un conjunto de hincador de pilotes para clavar un pilote en el suelo, preferiblemente en alta mar, el conjunto incluye:

una carcasa que define una cámara, estando configurada la cámara para albergar un fluido;

un elemento de posicionamiento configurado para colocar la cubierta en o sobre el pilote, en el que al menos una porción del elemento de posicionamiento se coloca entre la cámara y el pilote; y medios de accionamiento,

en el que el accionamiento del medio de accionamiento desplaza la cámara en relación con el elemento de posicionamiento, de manera que la cámara se aleja del pilote, y en el que el medio de accionamiento está configurado para liberar la cámara para que se desplace hacia el pilote de forma que la cámara ejerza una fuerza en el miembro de posicionamiento, para clavar de manera controlada el pilote en el suelo.

Esta disposición proporciona un conjunto de hincador de pilotes que clava un pilote en el suelo, en particular pilotes más grandes (típicamente con bordes de más de 6 metros de diámetro) de manera eficiente. A diferencia de las disposiciones de martillo conocidas, en esta disposición no hay un martillo encerrado dentro de una carcasa y conducido activamente en un pilote. En su lugar, se utiliza la liberación de una cámara de fluido, por ejemplo agua, desde una distancia alejada del pilote para clavar el pilote en el suelo. La disposición permite el uso de una cámara con una masa mucho mayor (particularmente cuando está llena de fluido) y el “empuje” aplicado por la cámara sobre el pilote, en lugar de un martillo accionado. Tal arreglo es más sutil y crea menos ruido que los arreglos de martillo. La reducción del ruido de las disposiciones conocidas es doble. En primer lugar, se reduce el nivel de ruido máximo de cada golpe y, además, la gran masa de la cámara es tal que el hincador de pilotes requiere menos impactos y, por lo tanto, el ruido acumulativo (el número de golpes x el ruido máximo por golpe).

Además, el uso de un elemento de posicionamiento para posicionar la cubierta del pilote, permite una fina alineación entre la cubierta y el pilote (sin necesidad de elementos intermedios, tales como un yunque). La fuerza ejercida por la cubierta puede entonces ser aplicada directamente al pilote por el elemento de posicionamiento sin tener que distribuirse a través de un yunque. Ambos factores ayudan a evitar tensiones innecesarias en el conjunto de pilotes o hincador de pilotes, que resultan de una desalineación entre los dos. Además, no hay un impacto real de las partes (por ejemplo, un martillo de metal sobre un yunque de metal), lo que hace que la operación sea una operación de pilotaje de bajo ruido en comparación con los conjuntos y/o dispositivos de la técnica anterior.

Convenientemente, los medios de accionamiento están ubicados entre la cámara y al menos una porción del elemento de posicionamiento. Posicionar los medios de accionamiento de esta manera (es decir, en un espacio entre la cámara y una porción del elemento de posicionamiento), ayuda a levantar toda la cámara/cubierta (es decir, los medios de accionamiento empujan hacia arriba desde debajo de la cámara para levantar la cámara) y, por lo tanto, permite el uso de cámaras/cubiertas más grandes con una masa mayor para hincar el pilote en el suelo.

Convenientemente, el conjunto comprende además medios amortiguadores para amortiguar de manera controlable la fuerza ejercida por la cámara sobre el pilote cuando el pilote se hinca en el suelo. El uso de medios de amortiguación permite que los niveles de energía de impacto más altos de la cubierta/cámara de gran masa se apliquen más gradualmente. Al hacer que el efecto de cada impacto en un pilote dure mucho más, la fuerza máxima y las vibraciones del pilote se reducen y, por lo tanto, también se reduce el ruido submarino y aéreo. Como tal, para tales disposiciones, se reduce la necesidad de medidas de mitigación de ruido (por ejemplo, cortina de burbujas de mitigación de ruido) durante la operación de pilotaje. La aplicación más gradual de las fuerzas de impacto también ayuda a reducir la fatiga por hincamiento de las piezas secundarias de acero del hincador de pilotes (cuando se usa) y produce una carga más homogénea del pilote, lo que reduce las fluctuaciones de tensión y la fatiga de instalación del pilote.

Convenientemente, los medios de amortiguación son integrales con los medios de accionamiento. Es decir, los medios de accionamiento incluyen medios de amortiguación. Esto reduce la necesidad de componentes adicionales y hace que el montaje sea más sencillo de construir y mantener. Además, al combinar los medios de amortiguación con los medios de accionamiento, los medios de amortiguación también pueden ubicarse entre la cámara y al menos una porción del elemento de posicionamiento, sin restringir el espacio. Al colocar los medios de amortiguación en un espacio entre la cámara y al menos una porción del elemento de posicionamiento, permite un fácil acceso para el mantenimiento y otro tipo de actividades.

Convenientemente, los medios de accionamiento comprenden al menos un accionador. Convenientemente, los medios de accionamiento comprenden un elemento móvil central, que tiene una posición extendida y una posición retraída.

Convenientemente, el accionamiento de los medios de accionamiento hace que el elemento móvil central se mueva desde la posición retraída a la posición extendida y donde los medios de accionamiento están configurados para amortiguar la fuerza ejercida por la cámara sobre el miembro de posicionamiento cuando el elemento móvil central se mueve desde la posición extendida a la posición retraída.

Convenientemente, los medios de accionamiento comprenden una cámara de fluido, configurada para alojar un fluido, en el que un aumento en la cantidad de fluido dentro de la cámara de fluido hace que el elemento móvil central se mueva desde la posición retraída hacia la posición extendida.

Convenientemente, los medios de accionamiento comprenden además una cámara de fluido adicional acoplada de forma fluida a la primera cámara de fluido, en la que el elemento móvil central se mueve entre la posición extendida y retraída dependiendo de la presión del fluido de las cámaras de fluido.

Convenientemente, las cámaras de fluido están acopladas fluidamente por un elemento de válvula. De esta manera, la diferencia de presión entre las cámaras se puede controlar fácilmente. Como consecuencia, el conjunto se puede preajustar para que tenga un estado de pretensado, lo que ayudará a evitar un fuerte impacto de la cubierta contra el pilote y, por lo tanto, se evitará significativamente la reducción del ruido.

Convenientemente, los medios de accionamiento comprenden una cámara de amortiguación, configurada para albergar un fluido de amortiguación, en el que el volumen de la cámara de amortiguación disminuye a medida que el elemento móvil central se mueve desde la posición extendida hasta la posición retraída.

Convenientemente, los medios de accionamiento comprenden medios de regulación configurados para regular las características de amortiguación interna de los medios de accionamiento. Convenientemente, los medios de regulación están configurados para controlar la cantidad de fluido amortiguador dentro de la cámara de amortiguación. Esto ayuda a controlar el volumen y la presión del fluido de amortiguación dentro de la cámara de amortiguación y, por lo tanto, las características de amortiguación de los medios de accionamiento. Al poder regular estas características, esta configuración permite un uso refinado de los medios de amortiguación durante las operaciones de pilotaje, con el efecto amortiguador adaptado a las especificidades de la operación in situ y en tiempo real.

Convenientemente, la al menos una porción del elemento de posicionamiento (que se coloca entre la cámara y el pilote) es un elemento de placa configurado para superponerse a una superficie superior del pilote. Debido a la configuración de la cubierta y el elemento de posicionamiento, las fuerzas ejercidas en el pilote se distribuyen correctamente en toda la periferia del pilote y, por lo tanto, la operación de pilotaje se realiza de manera energéticamente eficiente.

Convenientemente, el elemento de posicionamiento comprende además un elemento de manguito conectado de forma liberable a una porción superior del pilote. El elemento de manguito ayuda a mantener la posición/orientación relativa entre el pilote y el elemento de posicionamiento y, por lo tanto, proporciona un sistema firme y estable.

Convenientemente, la cubierta comprende una porción de manguito en un extremo de la misma, en el que la porción de manguito está configurada para rodear el elemento de manguito del elemento de posicionamiento para proporcionar alineación entre el elemento de posicionamiento y la cubierta. De esta manera, se proporciona un conjunto de manguito seguro (que incluye el elemento de manguito del elemento de posicionamiento y la porción de manguito de la cubierta), que puede proporcionar estabilidad al conjunto durante la operación de pilotaje. Además, esta configuración permitirá una alineación fina del conjunto durante la operación de pilotaje. En otras palabras, el elemento de manguito del elemento de posicionamiento y la porción de manguito de la cubierta proporcionan porciones superpuestas de la cubierta y el elemento de posicionamiento. Esto ayuda a garantizar un desplazamiento/rotación lateral relativo mínimo entre la cubierta y el pilote, mejorando así la estabilidad del conjunto del hincador de pilotes sobre el pilote.

Convenientemente, la cámara tiene un canal que se extiende al menos parcialmente a su través. Cuando el canal se extiende a través de toda la cámara, particularmente cuando se extiende axialmente a través de la cámara, se proporciona un camino para el despliegue de una herramienta (por ejemplo, un taladro, un chorro de agua o similar) a su través. Cuando el canal axial se coloca coaxialmente con el eje de un pilote hueco, la herramienta puede acceder y trabajar el suelo directamente debajo del pilote para reducir la resistencia del tapón de suelo.

Convenientemente, el elemento de posicionamiento comprende un elemento de guía configurado para extenderse al menos parcialmente a través del canal. Convenientemente, el elemento de guía está configurado para extenderse más a través del canal a medida que la cámara se mueve hacia el pilote. En otras palabras, el elemento de guía y el canal proporcionan porciones superpuestas de la cubierta y el elemento de posicionamiento. Esto ayuda a garantizar un desplazamiento/rotación lateral relativo mínimo entre la cubierta y el pilote, proporcionando así estabilidad al conjunto del hincador de pilotes sobre el pilote.

Convenientemente, la cámara se llena de fluido a través de un conducto provisto en la pared de la cubierta, la pared tiene una válvula para controlar el flujo de fluido. Como tal, la cámara del conjunto se puede llenar in situ, lo que permite transportar el conjunto al lugar de la operación mientras está vacío. Luego, la cámara se puede llenar hasta el nivel deseado dependiendo de la aplicación (es decir, un nivel apropiado para las condiciones deseadas para hincar el pilote en el suelo). De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto de hincador de pilotes para clavar un pilote en el suelo de acuerdo con la reivindicación 1.

Esta disposición proporciona las mismas ventajas que las descritas anteriormente para el aspecto anterior de la divulgación. Además, la interacción entre el elemento de guía y el canal proporciona una mayor estabilidad del conjunto de hincador de pilotes sobre el pilote.

Las características adecuadas del segundo aspecto de la invención descritas a continuación, cuando corresponda, tienen las mismas ventajas que las características correspondientes del primer aspecto de la invención.

Convenientemente, los medios de accionamiento comprenden al menos un accionador.

Convenientemente, el conjunto comprende además medios amortiguadores para amortiguar de manera controlable la fuerza ejercida por la cámara sobre el pilote cuando el pilote se clava en el suelo. Convenientemente, los medios de amortiguación comprenden al menos un elemento de amortiguación. Convenientemente, los medios de amortiguación están ubicados entre la cámara y el elemento de posicionamiento.

Convenientemente, los medios de amortiguación comprenden un elemento móvil central, que tiene una posición extendida y una posición retraída. Convenientemente, los medios de amortiguación están configurados para amortiguar la fuerza hacia abajo ejercida por la cámara sobre el miembro de posicionamiento cuando el elemento móvil central se mueve desde la posición extendida hasta la posición retraída.

Convenientemente, los medios de amortiguación comprenden una cámara de amortiguación, configurada para albergar un fluido de amortiguación, en el que el volumen de la cámara de amortiguación disminuye a medida que el elemento móvil central se mueve desde la posición extendida hasta la posición retraída.

Convenientemente, los medios de amortiguación comprenden medios de regulación configurados para regular las características internas de amortiguación de los medios de amortiguación. Convenientemente, los medios de regulación están configurados para controlar la cantidad de fluido de amortiguación dentro de la cámara de amortiguación. Al poder regular estas características, esta configuración permite un uso preciso de los medios de amortiguación durante las operaciones de pilotaje, mientras que el efecto amortiguador se puede adaptar a las características específicas de la operación in situ y en tiempo real.

Convenientemente, los medios de accionamiento están ubicados entre la cámara y al menos una porción del elemento de posicionamiento.

Convenientemente, los medios de accionamiento están ubicados en un extremo de la cámara que está distante de los medios de amortiguación. En otras palabras, los medios de amortiguación están ubicados cerca de un primer lado de la cámara y los medios de accionamiento están ubicados cerca de un segundo lado opuesto de la cámara. Convenientemente, los medios de accionamiento están acoplados a un extremo del elemento de guía. La colocación de los medios de accionamiento de esta manera permite un fácil acceso a los medios de accionamiento y también proporciona más espacio entre la cámara y el elemento de placa (por ejemplo, para medios de amortiguación más grandes).

Convenientemente, los medios de accionamiento incluyen una abrazadera, configurada para sujetar la cámara de forma liberable.

Convenientemente, al menos una porción del elemento de posicionamiento es un elemento de placa configurado para superponerse a una superficie superior del pilote. Convenientemente, el elemento de posicionamiento comprende además un elemento de manguito conectado de forma liberable a una porción superior del pilote.

Convenientemente, el elemento de guía está configurado para extenderse más a través del canal a medida que la cámara se mueve hacia el pilote.

Convenientemente, la cámara se llena de fluido a través de un conducto provisto en la pared de la cubierta que tiene una válvula para controlar el flujo de fluido.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para hincar un pilote en el suelo, preferiblemente en alta mar, que comprende las siguientes etapas:

proporcionar un pilote, para ser clavado en el suelo;

proporcionar un conjunto de hincador de pilotes de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención en una disposición coaxial en o en el pilote;

accionar los medios de accionamiento de modo que la cámara se aleje del pilote; y accionar adicionalmente los medios de accionamiento para liberar la cámara de modo que la cámara se desplace hacia el pilote y ejerza una fuerza sobre el miembro de posicionamiento, para empujar el pilote contra el suelo de forma controlable.

El método propuesto proporciona una forma sencilla y segura de clavar un pilote en el suelo, con la máxima estabilidad y una distribución equilibrada del peso durante toda la operación de pilotaje.

Convenientemente, el método comprende además amortiguar de forma controlable la fuerza ejercida por la cámara sobre el pilote cuando el pilote se introduce de forma controlada en el suelo. Este paso del método ayuda a permitir que el conjunto realice la operación de pilotaje con una generación mínima de ruido submarino y, por lo tanto, con una propagación del ruido submarino.

Convenientemente, el método comprende además las etapas de accionar y accionar adicionalmente los medios de accionamiento hasta que el pilote se introduce en el suelo, en una posición preestablecida.

Convenientemente, el método comprende además la etapa de llenar sustancialmente la cámara con un fluido. Convenientemente, el fluido es agua de la ubicación en alta mar.

Como se usa aquí, se entiende que los términos “superior”, “ inferior”, “hacia arriba”, “hacia abajo” y similares, en referencia al conjunto del hincador de pilotes o un componente del mismo, se refieren a la orientación del conjunto o componente cuando se coloca sobre un pilote, específicamente sobre un pilote que se extiende verticalmente. Se entendería que antes del conjunto/colocación del conjunto del hincador de pilotes o después de la posición del conjunto en una orientación no vertical, tales términos pueden ajustarse en consecuencia.

Como se usa aquí, debe entenderse que una posición "extendida" y una posición "retraída" de un componente son términos relativos. Es decir, en una posición extendida, un componente tiene una longitud aumentada (es decir, una longitud extendida) en relación con la posición retraída de un componente. Cuando se hace referencia a un componente con una disposición de pistón o vástago de pistón (o similar), en una posición extendida, el vástago se extiende más desde el componente respectivo en comparación con la posición retraída de dicho componente.

Como se usa aquí, debe entenderse que una "cantidad de fluido" se refiere a una cantidad de fluido sin restricción de volumen y presión. Por ejemplo, la "cantidad de fluido" recibida dentro de una cámara puede ser un fluido que tenga un cierto número de moles de dicho fluido. En general, esta cantidad tendrá un correspondiente a un volumen para una presión dada. Se entendería que el volumen y la presión del fluido dentro de la cámara dentro de la cual se recibe dependerá del volumen de la cámara en un momento dado (el volumen puede ser variable).

Como se usa aquí, debe entenderse que un "fluido de amortiguación" se refiere a un fluido que es adecuado para usar en un amortiguador/amortiguador. En general, un "fluido de amortiguación", como se usa aquí, se refiere particularmente a un gas, cuyo estado gaseoso permite la compresión del mismo para ayudar en la amortiguación/amortiguación.

Breve divulgación de los dibujos

Las realizaciones se describirán ahora a modo de ejemplo solo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un corte transversal vertical de un ejemplo de un conjunto de hincador de pilotes;

las figuras 2 a 5 son vistas detalladas en perspectiva de la sección transversal vertical del conjunto de hincador de pilotes de la figura 1;

la figura 6 es un ejemplo de un elemento amortiguador para el conjunto de hincador de pilotes de las figuras 1 a 5;

la figura 7 es una vista en sección transversal vertical detallada de un ejemplo de un accionador para el conjunto de hincador de pilotes de las figuras 1 a 5;

las figuras 8 y 9 ilustran vistas en sección transversal de otro ejemplo de un conjunto de hincador de pilotes;

las figuras 10 a 14 ilustran una vista lateral del conjunto de hincador de pilotes de las figuras 8 y 9 durante las etapas de operación; y

las figuras 15 a 17 ilustran una vista en perspectiva de la sección transversal vertical de otro ejemplo de un conjunto de hincador de pilotes durante la operación.

Descripción detallada de la invención

Las figuras 1 a 5 ilustran un ejemplo de un conjunto 10 de hincador de pilotes para clavar un pilote 12 en el suelo. El conjunto 10 de hincador de pilotes incluye una cubierta 14 que define una cámara 32. Es decir, la cubierta 14 comprende un volumen interior (es decir, la cámara 32) definido por una pared 30 exterior. En este ejemplo, la cubierta 14 es sustancialmente cilíndrica (es decir, la pared 30 exterior de la cubierta 14 es sustancialmente cilíndrica). La forma cilíndrica de la cubierta permite un fácil transporte del conjunto. Además, la forma cilíndrica permite una buena transferencia de carga de la presión que se acumula dentro de la cubierta. La presión interna durante el impacto da como resultado una tensión de gancho en la pared de la cubierta. Sin embargo, en otros ejemplos se pueden usar carcasas de diferentes formas.

La cámara 32 está configurada para albergar un fluido, por ejemplo, agua. En otras palabras, la cámara proporciona un espacio generalmente sellado configurado para albergar y mantener un volumen de fluido en su interior. La cubierta 14 puede incluir una válvula en una pared de la misma, acoplada a una fuente/depósito de fluido (por ejemplo a través de una tubería o conducto) para permitir que la cámara 32 se llene antes o durante el uso. De esta manera, el conjunto puede transportarse al lugar de la operación con una cámara vacía. A continuación, la cámara 32 se puede llenar hasta el nivel deseado in situ (ya sea antes de levantar la cámara 32 o cuando se levanta y se espera que se libere). Se entendería que el "nivel deseado" puede estar predeterminado para producir una energía de impacto predeterminada para clavar un pilote en el suelo. El agua utilizada para llenar la cámara 32 puede ser agua bombeada desde la ubicación en alta mar, por ejemplo, agua de mar.

En este ejemplo, la cámara 32 tiene un volumen capaz de contener entre 1000 y 5000 toneladas de agua. Las cámaras 32 de este volumen son generalmente adecuadas para hincar monopilotes de un diámetro de aproximadamente 6 a 15 metros en el suelo. Cuando la cámara 32 está llena de agua, la masa total de la cubierta 14 (incluida el agua que contiene) puede ser al menos 8 veces mayor que la masa de un martillo accionado típico utilizado para operaciones de pilotaje (adecuadamente alrededor de 8 a 12 veces mayor). Por ejemplo, la masa de un martillo de impacto hidráulico grande puede ser de aproximadamente 200 a 270 toneladas, mientras que la masa total de una cubierta 14 con agua en su interior puede ser de aproximadamente 2700 toneladas.

El conjunto 10 de hincador de pilotes incluye además un elemento de posicionamiento configurado para colocar el cubierta 14 en o sobre el pilote 12. El elemento de posicionamiento incluye una porción situada entre la cámara 32 y el pilote 12. En este ejemplo, esta porción es un elemento 38 de placa configurado para cubrir una superficie superior del pilote 12. El elemento 38 de placa puede tener cualquier forma adecuada de acuerdo con la forma de la sección transversal del pilote 12. Por ejemplo, el elemento 38 de placa puede ser circular (correspondiente a un pilote cilíndrico). En el ejemplo ilustrado, el elemento 38 de placa tiene un perfil anular, correspondiente al pilote 12 cilíndrico/tubular.

En este ejemplo, el elemento de posicionamiento comprende además un elemento 20 de manguito conectado de forma liberable a una porción superior del pilote 12. En otras palabras, el elemento 20 de manguito está configurado para rodear una porción superior del pilote 12. En este ejemplo, el elemento 20 de manguito tiene un perfil cilíndrico/tubular para corresponder con el pilote 12 cilíndrico/tubular.

En este ejemplo, el elemento 38 de placa se proporciona en un extremo (específicamente un extremo axial) del elemento 20 de manguito. El elemento 38 de placa puede colocarse sobre la parte superior de la pared cilíndrica del elemento 20 de manguito o unirse o acoplarse en su borde exterior, o en una posición próxima al mismo, a una superficie superior del elemento 20 de manguito. De esta manera, cuando se coloca sobre un pilote 12, el elemento 38 de placa está configurado para asentarse sobre una superficie superior del pilote 12, con el elemento 20 de manguito sobresaliendo hacia abajo desde allí. En ejemplos, el elemento 20 de manguito y el elemento 38 de placa se pueden formar como un solo componente integral o, alternativamente, el elemento 38 de placa se puede acoplar al elemento 20 de manguito, por ejemplo mediante soldadura o adhesivo.

En este ejemplo, el elemento de posicionamiento está provisto al menos parcialmente en un extremo de la cubierta 14. Es decir, el elemento de posicionamiento está posicionado al menos parcialmente adyacente o acoplado a un extremo de la cubierta 14, en particular un extremo inferior de la cubierta cuando el conjunto está posicionado sobre un pilote 12. En este ejemplo, el elemento 38 de placa y el elemento 20 de manguito están colocados en el extremo inferior de la cubierta 14. Este posicionamiento cercano permite una alineación fina del conjunto durante la operación de pilotaje.

En este ejemplo, la cubierta 14 incluye una porción 16 de manguito en un extremo de la misma. La porción 16 de manguito está configurada para rodear al menos parcialmente el elemento 20 de manguito del elemento de posicionamiento para proporcionar alineación entre el elemento de posicionamiento y la cubierta 14. En otras palabras, la porción 16 de manguito de la cubierta 14 está configurada para extenderse y al menos solapar parcialmente el elemento 20 de manguito del elemento de posicionamiento. De esta manera, durante una operación de apilamiento (cuando la cubierta 14 se mueve con respecto al elemento de posicionamiento), la porción 16 de manguito asegura que la cubierta permanezca axialmente alineada con el pilote. De este modo, la disposición permanece estable durante las operaciones de pilotaje. La porción 16 de manguito puede tener una longitud determinada para asegurar al menos algún grado de superposición con el elemento 20 de manguito en cada etapa de la operación de pilotaje, independientemente de la separación axial entre la cámara 32 y el pilote 12.

El conjunto 10 de hincador de pilotes incluye además medios de accionamiento. En este ejemplo, los medios de accionamiento comprenden al menos un accionador 44, o para el ejemplo ilustrado una pluralidad de accionadores 44, por ejemplo, un accionador hidráulico o neumático.

En este ejemplo, los accionadores 44 están ubicados en un lugar intermedio (es decir, entre) la cámara 32 y el elemento 38 de placa. En otras palabras, se proporciona un espacio (o área de separación) entre una porción inferior de la cámara 32 y el elemento 38 de placa, en el que se ubican los accionadores 44.

En uso, el conjunto 10 de hincador de pilotes se coloca sobre un pilote 12 para clavarlo en el suelo. Los pilotes 12 pueden estar en tierra o mar adentro. En general, los pilotes 12 se extienden sustancialmente de forma vertical desde el suelo, aunque los pilotes pueden desviarse de una disposición vertical.

El conjunto 10 de hincador de pilotes está colocado sobre el pilote 12 en una disposición coaxial. Es decir, cuando se coloca sobre el pilote 12, la cubierta 14 está configurada para extenderse desde el pilote 12 siguiendo el eje longitudinal del pilote 12. Por ejemplo, para un pilote vertical, el eje de la cámara (por ejemplo, el eje longitudinal de la cámara sustancialmente cilíndrica) se extenderá verticalmente desde el eje del pilote 12.

En algunos ejemplos, la cámara 32 puede tener un canal que se extiende a su través. El canal puede ser un canal axial, por ejemplo, que se extiende a lo largo de un eje longitudinal de la cámara 32 que se extiende sustancialmente de forma vertical. El canal puede proporcionar un camino para el despliegue de una herramienta (por ejemplo, un taladro, chorro de agua o similar) a través del mismo. Cuando el canal axial se coloca sustancialmente coaxial con el eje de un pilote hueco, la herramienta puede acceder y trabajar el suelo directamente debajo del pilote para reducir la resistencia del tapón de suelo.

En este ejemplo, los accionadores 44 están colocados sobre el elemento 38 de placa en una posición que corresponde a una pared del pilote. En otras palabras, los accionadores 44 están alineados con la pared del pilote que se extiende axialmente. Por ejemplo, en el conjunto de hincador de pilotes ilustrado, los accionadores 44 están colocados alrededor de la circunferencia/periferia del elemento 38 de placa anular para que se correspondan con la circunferencia del pilote 12 cilíndrico. De esta forma, durante la operación de pilotaje, la fuerza aplicada por la cubierta/cámara actúa directamente sobre el pilote (a través de los accionadores), minimizando así las tensiones sobre el pilote.

Puede usarse cualquier número adecuado de accionadores 44, de acuerdo con la especificación del accionador 44 y la masa a levantar. En este ejemplo, los accionadores 44 se colocan alrededor de toda la periferia del elemento 38 de placa (correspondiente a la pared del pilote 12) para asegurar una elevación homogénea de la cubierta 14. Sin embargo, en otros ejemplos, se pueden usar menos accionadores 44, igualmente espaciados alrededor de la periferia.

Después de la colocación del conjunto 10 de hincador de pilotes en el pilote 12, los accionadores 44 se accionan de modo que la cámara 32 se aleje del pilote 12. En otras palabras, el accionamiento de los medios de accionamiento desplaza la cámara 32 con respecto al elemento de posicionamiento, de modo que la cámara 32 se aleja del pilote 12. Toda la cámara se mueve hacia arriba alejándose del pilote.

El accionamiento de los accionadores 44 puede proporcionarse de cualquier forma adecuada (que corresponde al tipo de accionador 44 que se utilice), por ejemplo, el accionamiento puede proporcionarse a través de presión hidráulica o neumática de acuerdo con el tipo de accionador 44 utilizado. La cámara 32 se puede desplazar hasta que alcanza una distancia predeterminada del pilote (por ejemplo, correspondiente a una posición en la que la cámara 32 tiene una energía potencial/de impacto predeterminada adecuada para clavar el pilote en el suelo.

Luego, los accionadores 44 se accionan aún más para liberar la cámara 32 de modo que la cámara 32 se desplace hacia el pilote 12. Es decir, en este ejemplo, la cámara 32 se suelta para caer hacia abajo hacia el pilote 12. Al soltar la cámara, los accionadores 44 permiten que la cámara caiga hacia el pilote 12 como resultado únicamente de la gravedad (es decir, sin una fuerza impulsora adicional).

La cámara 32 puede liberarse retrayendo al menos parcialmente los accionadores 44, por ejemplo eliminando al menos parcialmente la presión de accionamiento dentro de cada accionador 44 (es decir, la presión hidráulica o neumática) para dejar la cámara 32 sin soporte. En otros ejemplos, el elemento de posicionamiento o los medios de accionamiento pueden incluir medios de bloqueo configurados para bloquear la cámara 32 a la altura predeterminada. Una vez bloqueados, los medios de accionamiento pueden retraerse antes de que la cámara se "desbloquee" y se suelte.

Después de la liberación, la cámara cae y ejerce una fuerza (específicamente una fuerza hacia abajo) sobre el miembro de posicionamiento. En este ejemplo, la fuerza se ejerce sobre el miembro de posicionamiento a través de los accionadores 44. En algunos ejemplos, tras la retracción total de los accionadores 44, la cámara 32 cae (a través del espacio ocupado por los accionadores 44) e impacta contra los accionadores 44. Alternativamente, la cámara 32 cae cuando los accionadores se retraen e impacta contra los accionadores 44 cuando los accionadores alcanzan la retracción total. La fuerza del impacto se transfiere desde los accionadores 44 al elemento 38 de placa y a través del elemento 38 de placa al pilote 12.

La disposición descrita anteriormente es ventajosa porque se deja caer una masa más grande (en este ejemplo, una gran cámara de agua) sobre el pilote 12, en lugar de que se impulse un martillo más pequeño para impactar el pilote 12. Como tal, la fuerza de la gran masa "empuja" el pilote hacia el suelo, creando menos ruido e infligiendo menos tensión en el pilote en comparación con los conjuntos que utilizan el impacto del ariete de un martillo. En las disposiciones de martillo convencionales, los accionadores se utilizan para impulsar el martillo hacia el pilote central a través de un yunque, que distribuye la fuerza al pilote. Para pilotes más grandes, se requiere un yunque más grande para distribuir la fuerza aplicada. En la disposición descrita anteriormente, la transferencia de fuerza a través de los accionadores y el elemento de posicionamiento al pilote elimina la necesidad de un yunque y, por lo tanto, es más adecuado para pilotes más grandes.

En este ejemplo, la cubierta 14 incluye una superficie 46 de impacto, configurada para impactar con los accionadores 44 después de la liberación de la cámara. En este ejemplo, la superficie 46 de impacto es una superficie anular correspondiente al posicionamiento de los accionadores 44. Como tal, la fuerza ejercida por la cubierta 14 se concentra en los accionadores 44, dando como resultado una transferencia de energía más eficiente a los accionadores (y posteriormente al pilote).

En este ejemplo, el conjunto 10 comprende además medios amortiguadores para amortiguar de forma controlada la fuerza ejercida por la cámara 32 sobre el pilote 12 cuando el pilote se clava en el suelo. La provisión de medios amortiguadores ayuda a controlar la fuerza ejercida por la cubierta/cámara sobre el pilote 12 cuando se clava el pilote en el suelo. Esto permite controlar la fuerza máxima (por ejemplo, reducirla para reducir el ruido submarino) amortiguando la fuerza aplicada durante un período de tiempo más prolongado. Puede usarse cualquier medio de amortiguación adecuado, por ejemplo, el medio de amortiguación puede incluir al menos un elemento de amortiguación.

En la figura 6 se ilustra un ejemplo de un elemento 100 de amortiguación. Los elementos 100 de amortiguación pueden ubicarse en cualquier lugar adecuado. Por ejemplo, los elementos 100 de amortiguación pueden ubicarse adyacentes a los accionadores 44 (por ejemplo, radialmente hacia adentro o hacia afuera de los accionadores 44) o entre accionadores 44 separados. A medida que se libera la cámara 32, los accionadores 44 pueden retraerse más allá de un extremo superior de los elementos 100 de amortiguación, de modo que la cámara 32 impacte contra los elementos 100 de amortiguación en oposición a los accionadores 44. De la misma manera que se describió anteriormente para los accionadores 44, los elementos 100 de amortiguación pueden ubicarse en una posición que corresponde a una pared del pilote para una transferencia de fuerza eficiente.

El elemento 100 de amortiguación incluye un elemento móvil central, en este ejemplo una disposición 102 de pistón y varilla. En este ejemplo, el elemento 100 de amortiguación tiene un pistón con un diámetro de aproximadamente 500 mm a 1200 mm y una varilla con un diámetro de aproximadamente 200 mm a 700 mm, aunque se puede usar cualquier elemento amortiguador adecuadamente dimensionado de acuerdo con las características de amortiguación requeridas.

La disposición 102 de pistón y varilla tiene una posición extendida y una posición retraída con el elemento 100 de amortiguación configurado para amortiguar la fuerza hacia abajo ejercida por la cámara 32 sobre el miembro de posicionamiento a medida que la disposición 102 de pistón y varilla se mueve desde la posición extendida a la posición retraída. En este ejemplo, el elemento 100 de amortiguación incluye una cámara 104 de amortiguación, configurada para albergar un fluido de amortiguación (por ejemplo, un gas, tal como nitrógeno). A medida que la disposición 102 de pistón y varilla se mueve desde la posición extendida hasta la posición retraída, el volumen de la cámara 104 de amortiguación disminuye y el fluido que contiene se comprime. Esto actúa para desacelerar (y finalmente detener) el pistón y, por lo tanto, también la cámara 32, que está impulsando la disposición 102 de pistón y varilla hacia su posición retraída.

Las características de amortiguación de los elementos 100 de amortiguación pueden establecerse antes del uso (o ajustarse entre impactos) de acuerdo con el nivel requerido de amortiguación/amortiguación. Por ejemplo, la cantidad de fluido en la cámara 104 de amortiguación puede establecerse para optimizar la firma del impacto (es decir, la respuesta fuerza-tiempo, dHdt) en el pilote. En otras palabras, las características de amortiguación pueden optimizarse para reducir el ruido/vibraciones de pilotes resultantes, al mismo tiempo que se proporciona el rendimiento de conducción requerido. Por ejemplo, la fuerza máxima aplicada después de la amortiguación debería reducir la fuerza máxima para reducir así las vibraciones y el ruido. Sin embargo, la fuerza máxima aplicada después del amortiguamiento aún debería ser suficiente para superar la resistencia estática del suelo (que normalmente está en el rango de cientos/s de meganewtons).

La elección de las características de amortiguación de cada elemento de amortiguación puede depender de la energía de impacto de la cámara 32 y/o el número de elementos 100 de amortiguación utilizados y/o el tamaño del pilote 12 que se clavará en el suelo y/o el número preferido de “caídas” de la cámara 32 requeridas para clavar el pilote 12 en el suelo y/o la resistencia estática anticipada del suelo.

En este ejemplo, los elementos 100 de amortiguación incluyen otra cámara 106 de amortiguación, configurada para albergar un fluido de amortiguación. Las cámaras 104, 106 de amortiguación están separadas (y selladas entre sí) por el pistón. La cantidad de fluido en cada cámaras 104, 106 de amortiguación (y, por lo tanto, la presión relativa entre ellas) puede controlarse para controlar las características de amortiguación de los elementos 100 de amortiguación. En otras palabras, cada elemento 100 de amortiguación tiene un estado de equilibrio (es decir, un estado en el que el pistón está estático como resultado de la cancelación de las fuerzas opuestas que actúan sobre el pistón). La cantidad de fluido en cada cámaras 104, 106 de amortiguación se puede establecer de modo que los elementos 100 de amortiguación estén pretensados y, por lo tanto, eviten un fuerte impacto de la cámara 32 contra el pilote.

Los elementos 100 de amortiguación pueden incluir medios de regulación configurados para regular las características de amortiguación interna de los elementos 100 de amortiguación. Por ejemplo, los elementos 100 de amortiguación pueden controlar una o más válvulas, configuradas para controlar la cantidad de fluido o la presión del fluido dentro de al menos una de las cámaras 104, 106 de amortiguación.

Como ejemplo, en un estado de equilibrio, las cámaras 104, 106 de amortiguación de un elemento 100 de amortiguación pueden tener una presión inicial de aproximadamente 60 bar a 140 bar. La presión máxima en la cámara 104 de amortiguación puede alcanzar una presión máxima de aproximadamente 100 bar a aproximadamente 600 bar durante la amortiguación de la fuerza aplicada por la cámara sobre el pilote.

El estado de equilibrio del elemento 100 de amortiguación en una etapa inicial de una operación de pilotaje puede incluir el peso de la cámara (con o sin agua en ella). Es decir, las cámaras 104, 106 de amortiguación de cada elemento 100 de amortiguación pueden presurizarse hasta que la presión en las cámaras 104, 106 de amortiguación sea tal que el peso de la cámara sea soportado por los elementos 100 de amortiguación (es decir, la cámara 32 se levanta ligeramente) por los elementos 100 de amortiguación). Al accionar los medios de accionamiento, los accionadores 44 toman el peso de la cámara 32 de los elementos 100 de amortiguación. Al hacerlo, el pistón de cada elemento amortiguador encontrará una nueva posición de equilibrio.

El impacto de la cámara 32 sobre la disposición 102 de pistón y varilla puede comprimir el fluido en la cámara 104 de amortiguación (de cada elemento 100 de amortiguación) hasta que la presión en ella sea mayor que el peso de la cámara. En esta situación, la cámara puede “rebotar”, es decir, una vez que el pistón ha alcanzado su posición retraída, el pistón comenzará a moverse al menos parcialmente hacia su posición extendida. El fluido amortiguador en la cámara 106 de amortiguación adicional se comprime luego para desacelerar el movimiento ascendente del pistón. En algunos ejemplos, los accionadores 44 pueden accionarse para elevar aún más la cámara 32 (para comenzar otra carrera) cuando la cámara 32 está en la porción superior de su rebote. Al hacerlo, se reduce la entrada de energía necesaria para devolver la cámara a su posición elevada desde la posición semiextendida. En otras palabras, las cámaras 104, 106 de amortiguación de cada elemento 100 de amortiguación proporcionan un efecto de resorte, de modo que cuando la cubierta se libera de forma controlada para clavar el pilote en el suelo, la elasticidad de los medios de amortiguación permite una mejor distribución de la fuerza hacia abajo, mientras que el ruido bajo el agua se reduce significativamente.

En el ejemplo ilustrado en las figuras 1 a 5, en lugar de incluir elementos 100 de amortiguación separados de los accionadores 44, los medios de amortiguación son integrales con los medios de accionamiento. Es decir, cada accionador 44 también funciona para amortiguar la fuerza ejercida por la cámara 32 sobre el pilote 12 cuando el pilote se clava en el suelo. Como tal, cuando se hace referencia al ejemplo ilustrado en las figuras 1 a 5, los términos "medios de accionamiento" y "medios de amortiguación" pueden usarse generalmente de forma intercambiable.

La figura 7 ilustra una sección transversal de un accionador44 (con funcionalidad de amortiguación integrada) de este ejemplo. El accionador 44 incluye un elemento móvil central, es decir, el pistón 48, que tiene una posición extendida y una posición retraída. El accionador 44 incluye una cámara de fluido (o volumen de fluido) 58, configurada para albergar un fluido, por ejemplo, un fluido hidráulico adecuado tal como el aceite. Durante el uso, un aumento en la cantidad de aceite dentro de la cámara 58 de fluido hace que el elemento 48 móvil central se mueva desde la posición retraída hacia la posición extendida (es decir, hace que se active el accionador 44).

En este ejemplo, el pistón 48 es alargado y al menos parcialmente alojado dentro de la carcasa 54 del accionador. El pistón 48 se puede mover dentro de una carcasa 54 de accionador, pero se evita que se separe de la carcasa 54 del accionador a través de un acoplamiento entre una porción 62 de brida del pistón 48 y una porción 50 de labio de la carcasa 54 del accionador.

En este ejemplo, la cámara 58 de fluido está definida por un espacio hueco que se extiende axialmente dentro del pistón 48. La cámara 58 de fluido está configurada para recibir un conducto/canal 59, que acopla de forma fluida la cámara 58 de fluido a una fuente/depósito de fluido. En este ejemplo, el conducto 59 se extiende hacia arriba desde una posición próxima a la base del accionador 44, siendo el conducto 59 sustancialmente coaxial con el espacio hueco de la cámara 58 de fluido. Con el pistón 48 en una posición retraída, el conducto 59 está configurado para llenar sustancialmente la cámara 58 de fluido.

A medida que se suministra aceite a la cámara 58 de fluido a través del conducto 59, la presión en la cámara 58 de fluido aumenta. Esto hace que el pistón 48 se mueva con respecto al conducto 59. Específicamente, el pistón 48 se desliza axialmente a lo largo del conducto 59, aumentando así el volumen de la cámara 58 de fluido.

En este ejemplo, el accionador 44 incluye una válvula 70 configurada para controlar el flujo de entrada o salida de la cámara 58 de fluido. La válvula 70 está acoplada de forma fluida a la cámara 58 de fluido a través del conducto 59.

En este ejemplo, el accionador 44 incluye además una cámara 60 de fluido adicional configurada para albergar un fluido, por ejemplo, un fluido hidráulico tal como el aceite. En este ejemplo, la cámara 60 de fluido adicional se define entre una superficie exterior del pistón 48 y la superficie interior de la carcasa 54 del accionador. El espacio entre el pistón 48 y la superficie interior de la carcasa 54 del accionador corresponden a la cámara 60 de fluido.

En este ejemplo, el accionador 44 incluye una válvula 72 configurada para controlar el flujo que entra o sale de la cámara 60 de fluido. Aunque no se muestra en la figura 7, en algunos ejemplos la cámara 60 de fluido adicional está acoplada de forma fluida a la primera cámara 58 de fluido. Es decir, las válvulas 70 y 72 pueden acoplarse mediante un conducto o tubería. En tales ejemplos, la cámara 60 de fluido puede servir para almacenar fluido de la primera cámara 58 cuando el pistón 48 está en un estado retraído (es decir, antes del accionamiento o entre accionamientos). En otras palabras, cuando ambas válvulas 70 y 72 están abiertas (y las cámaras 58 y 60 de fluido están acopladas de forma fluida por las válvulas 70, 72), se puede permitir que pase aceite entre las cámaras 58 y 60 de fluido a medida que el pistón se extiende/retrae. En algunos ejemplos, el volumen máximo de la cámara 58 de fluido (logrado cuando el pistón 48 está en su posición más extendida) es sustancialmente igual al volumen máximo de la cámara 60 de fluido (logrado cuando el pistón 48 está en su posición más retraída).

En general (por ejemplo, en una situación en la que la válvula 74 está abierta), el elemento móvil central se mueve entre la posición extendida y retraída dependiendo de la presión del fluido de las cámaras de fluido. Es decir, si la presión del aceite en la cámara 58 de fluido es mayor que la presión del fluido en la cámara 60 de fluido (por ejemplo, debido al impacto de la cámara 32 sobre el pistón 48), el pistón 48 se mueve de la posición extendida a la posición retraída (para alcanzar el equilibrio). A medida que el pistón se mueve, el fluido de la cámara 58 es forzado a salir a la cámara 60 de fluido.

La cantidad de aceite en cada cámara 58 y 60 de fluido puede determinarse para proporcionar una posición de equilibrio particular del pistón 48 dependiendo de la masa de la cubierta 32 y la fuerza esperada que se ejercerá sobre el pilote 12. Por ejemplo, la posición de equilibrio puede corresponder a que el pistón 48 esté en una posición relativamente extendida, para evitar un impacto fuerte (y por lo tanto ruidoso) de la cubierta 32 contra el pilote 12.

El accionador 44 está configurado para amortiguar la fuerza hacia abajo ejercida por la cámara 32 sobre el elemento de posicionamiento cuando el pistón 48 se mueve desde la posición extendida hasta la posición retraída. En otras palabras, los accionadores 44 están configurados de manera que la cámara se desacelere cuando el pistón 48 de cada accionador 44 se mueve desde una posición extendida hasta una posición retraída.

En este ejemplo, el accionador 44 incluye una cámara 68 de amortiguación, configurada para albergar un fluido de amortiguación, por ejemplo, un gas tal como el nitrógeno. En este ejemplo, la cámara 68 de amortiguación se define entre una superficie exterior del conducto 59 y la superficie interior de la carcasa 54 del accionador. En particular, la carcasa 54 del accionador está separada en la cámara 68 de amortiguación y la cámara 60 de fluido por la porción 62 de brida del pistón 48.

El volumen de la cámara 68 de amortiguación disminuye a medida que el pistón 48 se mueve desde la posición extendida hasta la posición retraída. En particular, a medida que el pistón 48 se desliza sobre el conducto 59 hacia una base del accionador 44, el volumen de la cámara 68 de amortiguación disminuye.

El efecto amortiguador del accionador 44 lo proporciona el líquido amortiguador en la cámara 68 de amortiguación. Más específicamente, a medida que el pistón 48 se mueve desde la posición extendida a la posición retraída, el pistón 48 comprime el gas en la cámara 68 de amortiguación, debido a la disminución del volumen de la cámara 68 de amortiguación. La resistencia proporcionada por la compresión del gas en la cámara 68 de amortiguación actúa para desacelerar (y eventualmente detener) el pistón 48 (y de manera similar el paso de aceite desde la cámara 58 de fluido a la cámara 60 de fluido). Por lo tanto, la cámara 32, que está impulsando el pistón 48 hacia su posición retraída, también se desacelera y finalmente se detiene.

En este ejemplo, el accionador 44 incluye medios de regulación configurados para regular las características de amortiguación interna de los medios de accionamiento. En particular, el accionador 44 incluye una válvula 74 configurada para controlar la cantidad de gas en la cámara de amortiguación (aunque la válvula 74 no se muestra acoplada de forma fluida a la cámara 68 de amortiguación en la figura 7). Al hacerlo, se puede controlar la presión en la cámara 68 de amortiguación de cada accionador 44 para una carga dada. Como tal, también se controla la desaceleración del pistón/cámara y, como resultado, la respuesta fuerza-tiempo.

En uso, cuando se usa el accionador 44 como se ilustra en la figura 7, el aceite presurizado (por ejemplo, bombeado desde un depósito) se pone a disposición de la válvula 70 en cada accionador 44. De manera similar, el nitrógeno presurizado se pone a disposición de la válvula 74 de cada accionador 44. Luego se abre la válvula 70 para proporcionar fluido a la cámara 58 de fluido, accionando así el pistón 48 para levantar la cubierta 14. El rango típico de presiones hidráulicas puede ser de aproximadamente 200 a 420 bar.

Como se describió anteriormente, el accionamiento de los accionadores 44 actúa para levantar la cámara 32/cubierta 14. La válvula 72 puede abrirse en este momento para permitir que el pistón 48 se mueva a su posición extendida sin tener que comprimir una cantidad fija de aceite en la cámara 60. Como tal, a medida que el pistón se mueve a su posición extendida, el aceite en la segunda cámara 60 es expulsado por la porción 62 de brida del pistón (en otras palabras, la porción 62 de brida avanza hacia la porción 50 de labio del accionador 44).

La válvula 74 también puede abrirse en este momento. En primer lugar, esto permite que el pistón 48 se mueva a su posición extendida sin estar restringido por la expansión de una cantidad fija de gas (que puede generar una fuerza de succión debido a una presión reducida) en la cámara 68. Además, esto permite que se proporcione una cantidad predeterminada de fluido amortiguador en la cámara 68 de amortiguación. El gas puede ser bombeado o succionado como resultado del volumen creciente de la cámara 68 de amortiguación. Las presiones máximas típicas en la cámara 68 de amortiguación pueden ser de aproximadamente 200 a 800 bar.

Cuando el accionador 44 alcanza la posición extendida prevista, las válvulas 70, 72, 74 de cada accionador se cierran. Al usar un líquido hidráulico relativamente incompresible en la cámara 58 de fluido, cerrar las válvulas de esta manera actúa para bloquear el pistón en su posición.

Entonces se pueden abrir las válvulas 70 y 72 de cada accionador 44, de modo que el fluido pueda fluir desde la primera cámara 58 a la segunda cámara 60 de cada accionador 44. Esto permite que el peso de la cubierta 14 y el líquido que contiene empujen al pistón 48 a moverse hacia abajo. A medida que el pistón 48 es empujado hacia abajo, el pistón 48 empujará aceite desde la primera cámara 58 hacia la segunda cámara 60 a través de su segunda válvula 72. Al mismo tiempo, el pistón 48 (o más particularmente la porción 62 de brida del mismo) comprime el gas en la cámara 68. El aumento resultante en la presión del gas en la cámara 68 de amortiguación ralentizará y finalmente detendrá el movimiento descendente del pistón 48 y, por lo tanto, el movimiento descendente de la cubierta 14.

La fuerza que actúa para empujar el pistón 48 hacia abajo se transfiere al pilote 12 a través del gas comprimido. La compresión del gas actúa para alterar la respuesta fuerza-tiempo; alargando la duración del tiempo de aplicación de la fuerza al pilote 12, de modo que se reduzca la fuerza máxima. De manera similar a como se describió anteriormente para el elemento 100 de amortiguación de la figura 6, durante la compresión del gas, la presión en la cámara 68 de amortiguación puede aumentar hasta que el gas presurizado en la cámara 68 de amortiguación aplique una fuerza hacia arriba en cada pistón 48 que exceda el peso de la cubierta 14. Como tal, el pistón 14 y la cámara 32 serán empujados hacia arriba. Este brinco/rebote puede hacer que el aceite sea expulsado de la segunda cámara 60 de cada accionador 44 y fluya de regreso a su primera cámara 58.

En algunos ejemplos, durante este rebote, la segunda válvula 72 de cada accionador 44 se conmuta preferiblemente desde una posición abierta a una posición de válvula de retención. Esto permite que el aceite fluya desde la segunda cámara 60 de cada accionador 44 de regreso a la primera cámara 58 durante cualquier movimiento hacia arriba de la cubierta pero bloquea el flujo de aceite en la dirección opuesta. Como resultado, si la cubierta 14 comienza a acelerar hacia abajo de nuevo, se acumulará presión de aceite en la primera cámara 58 de cada accionador. Esto impedirá que la cubierta 14 se mueva más. El conjunto 10 de hincador de pilotes está entonces listo para el siguiente golpe. En otras palabras, el accionador 44 se puede bloquear en una posición (semi) extendida; es decir, en la parte superior de un “brinco”. Al hacerlo, se reduce la entrada de energía necesaria para devolver la cámara 32 a su posición elevada desde la posición semiextendida.

Los accionadores 44 se pueden accionar entonces repetidamente hasta que el pilote 12 se introduzca en el suelo en una posición preestablecida.

Las figuras 8 a 14 ilustran otro ejemplo de un conjunto 110 de hincador de pilotes. Este ejemplo incluye características generalmente correspondientes a las del ejemplo anterior, estando dichas características etiquetadas de la misma manera. Para abreviar, las características similares del ejemplo anterior generalmente no se describirán de nuevo.

De acuerdo con el ejemplo anterior, el conjunto 110 hincador de pilotes incluye medios amortiguadores para amortiguar de forma controlada la fuerza ejercida por la cámara 32 sobre el pilote 12 cuando el pilote 12 se clava en el suelo. En este ejemplo, los medios de amortiguación incluyen una pluralidad de elementos 100 de amortiguación, del tipo ilustrado en la figura 6. En este ejemplo, los medios de amortiguación están separados (es decir, no son integrales) con los medios de accionamiento. En otras palabras, el conjunto 110 hincador de pilotes incluye accionadores 144 separados de los elementos 100 de amortiguación. Sin embargo, en variantes de este ejemplo, el conjunto 110 hincador de pilotes puede incluir accionadores 44 que también proporcionan una función de amortiguación, tal como la ilustrada en la figura 7.

Como se muestra mejor en las figuras 8 y 9, los elementos 100 de amortiguación y los accionadores 144 están ubicados en un lugar intermedio (es decir, entre) la cámara y el elemento de posicionamiento. En este ejemplo, los elementos 100 de amortiguación están colocados sobre el elemento 38 de placa en una posición que corresponde a una pared del pilote. Los accionadores 144 están posicionados radialmente hacia adentro de los elementos 100 de amortiguación.

En este ejemplo, la cámara incluye un canal 200 que se extiende axialmente parcialmente a través de la cámara. En este ejemplo, el canal 200 se extiende a través de una porción inferior de la cámara 32. Es decir, la cubierta 14 incluye un canal 200 empotrado en una superficie exterior de la misma, en particular una superficie inferior. En otras palabras, el canal se extiende hacia arriba (hacia el interior de la cámara 32) desde una superficie inferior, o base, de la cubierta y se extiende a través de al menos una porción de la cámara 32.

En este ejemplo, el elemento de posicionamiento comprende un elemento 220 de guía. En este ejemplo, el elemento 220 de guía es una estructura cilíndrica o columnar.

En este ejemplo, el elemento 220 de guía se extiende a través del elemento 38 de placa. Es decir, el elemento 220 de guía se extiende desde un primer lado del elemento 38 de placa hasta un segundo lado del elemento 38 de placa. En otros ejemplos, el elemento 220 de guía puede extenderse desde una superficie del elemento 38 de placa solamente. Por ejemplo, el elemento 220 de guía puede extenderse desde la superficie superior del elemento 38 de placa.

El elemento 220 de guía se puede formar integralmente con el elemento 38 de placa, se puede fijar al elemento 38 de placa, por ejemplo mediante soldadura.

El elemento 220 de guía está configurado para extenderse al menos parcialmente a través del canal 200 de la cámara 32. En otras palabras, el elemento 220 de guía está configurado para unir o acoplarse con el canal 200/el canal 200 está configurado para recibir el elemento 220 de guía.

Las figuras 10 a 14 ilustran el conjunto 110 de hincado de pilotes realizando una operación de hincado de pilotes. La figura 10 ilustra el conjunto 110 hincador de pilotes en una posición inicial de reposo. Los accionadores 144 están retraídos y los elementos 100 de amortiguación no incluyen un gas en su cámara de amortiguación. La figura 11 ilustra el conjunto 110 del hincador de pilotes en una posición de espera. Es decir, la cámara de amortiguación de los elementos 100 de amortiguación se ha llenado al menos parcialmente con un gas, de modo que la cámara se ha levantado ligeramente desde su posición de reposo. En esta etapa, el sistema está listo para el izaje. Las figuras 12 a 14 ilustran el conjunto del hincador de pilotes durante la operación de izaje. En particular, las figuras 12 a 14 ilustran el conjunto hincador de pilotes donde los accionadores 144 están en una posición cada vez más extendida, elevando la cámara a una posición elevada.

Durante las operaciones de elevación/liberación, la cámara 32 se mueve con respecto al elemento de posicionamiento. Como tal, el elemento 220 de guía se mueve en relación con el canal 200. Es decir, en este ejemplo, el elemento 220 de guía está configurado para extenderse más a través del canal 200 a medida que la cámara 32 se mueve hacia el pilote. De manera similar, el elemento 220 de guía está configurado para retraerse parcialmente del canal 200 cuando la cámara 32 se aleja del pilote.

En este ejemplo, el elemento 220 de guía está configurado de manera que una porción del elemento 220 de guía permanece dentro del canal 200 durante todas las operaciones de elevación/liberación (es decir, el elemento 220 de guía está configurado para retraerse solo parcialmente). Específicamente, el elemento 220 de guía está dimensionado para ser más largo que el desplazamiento máximo de la cámara 32 desde el elemento 38 de placa.

Proporcionar un elemento 220 de guía y un canal 200 que interactúan de esta manera es ventajoso para ayudar a mantener la alineación entre la cubierta 14/cámara 32 y el elemento de posicionamiento (y por lo tanto también el pilote 12). En particular, el elemento de guía tiene una posición y una orientación fijas con respecto al pilote. Al configurar el conjunto de modo que el canal se enganche con el elemento de guía a lo largo de la elevación y la liberación de la cubierta/cámara, la cubierta/cámara permanece alineada con el pilote y, por lo tanto, puede proporcionar una fuerza enfocada de forma más uniforme sobre el pilote.

En este ejemplo, la interacción del elemento 220 de guía/canal 200 se usa en lugar de un conjunto de manguito (es decir, un elemento de manguito del elemento de posicionamiento y una porción de manguito de la cubierta que rodea el elemento de manguito) para proporcionar una alineación uniforme. Sin embargo, en algunos ejemplos, el conjunto puede incluir tanto un elemento/canal de guía como un conjunto de manguito.

El elemento 220 de guía puede extenderse completamente a través de la cámara 32 para proporcionar mayor guía y apoyo a la cámara 32. Además, el canal 200/elemento 220 de guía puede tener cualquier forma adecuada. Por ejemplo, tanto el canal 200 como el elemento 220 de guía pueden tener una sección transversal cuadrada, rectangular o en forma de I. Para proporcionar un ajuste perfecto y, por lo tanto, una mayor estabilidad, en algunos ejemplos, la sección transversal del elemento de guía se corresponde sustancialmente con la sección transversal del canal.

Las figuras 15 a 17 ilustran otro ejemplo de un conjunto 210 de hincador de pilotes. Este ejemplo comprende características generalmente correspondientes a las del ejemplo anterior, estando etiquetadas dichas características de la misma manera. Para abreviar, las características similares del ejemplo anterior generalmente no se describirán de nuevo.

De manera similar al ejemplo anterior, la cámara 14 incluye un canal 200 que se extiende axialmente a través de la cámara 32. Sin embargo, en este ejemplo, el canal 200 se extiende por toda la longitud de la cámara 32. En otras palabras, el canal 200 se extiende entre las superficies inferior y superior de la cámara 32.

De manera similar al ejemplo anterior, el elemento de posicionamiento comprende un elemento 220 de guía, configurado para extenderse al menos parcialmente a través del canal de la cámara. Sin embargo, en este ejemplo, el elemento 220 de guía se extiende por todo el canal 200. Es decir, el elemento de guía se extiende desde el elemento 38 de placa, ingresa al canal en un primer lado de la cámara 32 y pasa a través del canal 200, saliendo en un lado opuesto de la cámara 32.

En este ejemplo, el elemento 220 de guía es tubular de modo que se proporciona un paso a través del canal 200. Como tal, de la misma manera que se describió anteriormente, el elemento/canal de guía proporciona un camino para el despliegue de una herramienta (por ejemplo, un taladro, un chorro de agua o similar) a través del mismo.

En este ejemplo, los accionadores 144 están ubicados en un extremo de la cámara 32 que está distal a los elementos 100 de amortiguación. En otras palabras, los elementos 100 de amortiguación están ubicados entre la cámara (específicamente un extremo inferior de la misma) y el elemento 38 de placa del elemento de posicionamiento y los accionadores 144 están ubicados cerca de un extremo superior de la cámara 32.

Los accionadores 144 están acoplados a un extremo del elemento 220 de guía. Específicamente, el elemento 220 de guía tiene un extremo inferior acoplado o formado integralmente con el elemento 38 de placa y un extremo superior configurado para extenderse desde el canal 200 por encima de la cámara 32. Los accionadores 144 están acoplados al extremo superior del elemento de guía.

Los accionadores 144 pueden acoplarse al elemento 220 de guía de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, el extremo superior del elemento 220 de guía puede incluir un reborde que se extiende radialmente hacia afuera. Los accionadores 144 pueden acoplarse a la brida del elemento 220 de guía. En otros ejemplos, los accionadores 144 pueden acoplarse al elemento 220 de guía mediante un collarín o un miembro de conexión unido a un extremo superior del elemento 220 de guía.

Los accionadores 144 acoplan el elemento 220 de guía a la cámara 32. Es decir, los accionadores 144 están acoplados tanto al elemento 220 de guía como a la cámara 32. En otras palabras, en este ejemplo, el elemento 220 de guía actúa como un punto de elevación estacionario. En este ejemplo, cada uno de los accionadores 144 incluye una abrazadera 96, configurada para sujetar de forma liberable la cámara 32.

La figura 15 ilustra el conjunto hincador de pilotes 220 en una posición inicial. En este ejemplo, los elementos 100 de amortiguación están presurizados para soportar el peso de la cámara 32. Los accionadores 144 están en una posición extendida y están acoplados a una superficie superior de la cubierta 32 mediante abrazaderas 96. En otros ejemplos, los elementos 100 de amortiguación solo pueden presurizarse una vez que los accionadores 144 soportan el peso de la cámara.

Los accionadores 144 se accionan entonces de modo que la cámara 32 se aleje del pilote. Se entendería que los accionadores 144 del tipo pistón/vástago de pistón, como se ha descrito anteriormente, pueden usarse, sin embargo, en una "disposición invertida". En esta disposición invertida, el accionamiento de los medios de accionamiento hace que sus pistones se desplacen desde la posición extendida hasta la posición retraída. A medida que los accionadores se retraen, la cámara 32 se eleva hacia el extremo superior del elemento 220 de guía. Los accionadores se retraen hasta que la cámara alcanza una altura predeterminada por encima del pilote/elemento de posicionamiento.

A continuación, los medios de accionamiento se accionan adicionalmente para liberar la cámara de modo que la cámara se desplace hacia el pilote. En este ejemplo, los accionadores se activan aún más al soltar las abrazaderas, para dejar caer la cámara de manera efectiva. Sin embargo, en otros ejemplos, los accionadores pueden accionarse aún más retirando el fluido presurizado utilizado para accionar inicialmente el accionador (es decir, impulsar la cámara hacia arriba).

Entonces, los accionadores pueden accionarse en una dirección opuesta para extender el elemento móvil central del accionador para volver a la posición inicial de la figura 15 y repetir la operación de apilamiento.

En cualquiera de los ejemplos anteriores, el elemento de posicionamiento permanece estático sobre el pilote (es decir, el elemento de posicionamiento actúa como un punto de elevación estático y no hay movimiento entre el elemento de posicionamiento y el pilote durante la operación). Como tal, el pilote se puede cerrar (por ejemplo, con un limitador de flujo) permitiendo una salida restringida de agua o aire desde el interior del pilote. El flujo de salida restringido puede actuar como un freno que evita que el pilote caiga libremente cuando pasa a través de suelos muy blandos (al hacerlo, las cargas de impacto en una grúa cuando el pilote cae pueden reducirse). Dicho limitador de flujo se puede colocar dentro del martillo o se puede colocar por separado en el pilote. Todo esto es posible debido a los bajos niveles de aceleración que se logran al utilizar la gran masa como martillo y el posicionamiento estacionario del elemento de posicionamiento.

Será evidente para un experto en la materia que las características descritas en relación con cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente pueden ser aplicables indistintamente entre las diferentes realizaciones, siempre que estas modificaciones caigan dentro del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas 1 -15.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto (110, 210) de hincador de pilotes para clavar un pilote en el suelo, preferiblemente en alta mar, el conjunto está caracterizado por incluir:

una carcasa (14) que define una cámara (32), la cámara (32) está configurada para albergar un fluido, la cámara (32) comprende un canal (200) que se extiende al menos parcialmente a su través;

un elemento de posicionamiento configurado para colocar la cubierta (14) en o sobre el pilote, en el que al menos una porción del elemento de posicionamiento se coloca entre la cámara (32) y el pilote, en el que el elemento de posicionamiento comprende un elemento (220) de guía que se extiende al menos parcialmente a través del canal (200) de la cámara (32); y

medios de accionamiento,

en el que el medio de accionamiento está configurado para ser accionado para desplazar la cámara (32) con respecto al elemento de posicionamiento, de modo que la cámara (32) se aleje del pilote, y

en el que los medios de accionamiento están configurados para ser accionados para liberar la cámara (32) para su desplazamiento hacia el pilote de manera que la cámara (32) ejerce una fuerza sobre el elemento de posicionamiento, para clavar controlablemente el pilote en el suelo.

2. El conjunto (110, 210) de la reivindicación 1, en el que los medios de accionamiento comprenden al menos un accionador (44, 144).

3. El conjunto (110, 210) de la reivindicación 1 o 2, en el que el conjunto comprende además medios amortiguadores para amortiguar controlablemente la fuerza ejercida por la cámara (32) sobre el pilote cuando el pilote se clava en el suelo; y opcionalmente

en el que los medios de amortiguación están situados entre la cámara (32) y el elemento de posicionamiento.

4. El conjunto (110, 210) de la reivindicación 3, en el que los medios de amortiguación comprenden al menos un elemento (44, 100) de amortiguación.

5. El conjunto (110, 210) de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4, en el que los medios de amortiguación comprenden un elemento (48, 102) móvil central, que tiene una posición extendida y una posición retraída; y opcionalmente

en el que el medio de amortiguación está configurado para amortiguar la fuerza hacia abajo ejercida por la cámara (32) sobre el elemento de posicionamiento cuando el elemento (48, 102) móvil central se mueve desde la posición extendida a la posición retraída y opcionalmente

en el que los medios de amortiguación comprenden una cámara (68, 104) de amortiguación, configurada para albergar un fluido de amortiguación, en el que la cámara (68, 104) de amortiguación está configurada de manera que el volumen de la cámara de amortiguación disminuye a medida que el elemento (48, 102) móvil central se mueve de la posición extendida a la posición retraída.

6. El conjunto (110, 210) de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que los medios de amortiguación comprenden medios de regulación configurados para regular las características internas de amortiguación de los medios de amortiguación.

7. El conjunto (110, 210) de la reivindicación 6 cuando depende de la reivindicación 5, en el que los medios de regulación están configurados para controlar la cantidad de fluido amortiguador dentro de la cámara (68, 104) amortiguadora.

8. El conjunto (110) de cualquier reivindicación precedente, en el que el medio de accionamiento está situado entre la cámara (32) y al menos una porción del elemento de posicionamiento.

9. El conjunto (210) de cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en el que el medio de accionamiento está ubicado en un extremo de la cámara (32) que está distal al medio de amortiguación; y opcionalmente

en el que los medios de accionamiento están acoplados a un extremo del elemento (220) guía; y opcionalmente en el que los medios de accionamiento incluyen una abrazadera (96), configurada para sujetar de forma liberable la cámara (32).

10. El conjunto (110, 210) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una porción del elemento de posicionamiento es un elemento (38) de placa configurado, en uso, para superponerse a una superficie superior del pilote; y opcionalmente

en el que el elemento de posicionamiento comprende además un elemento (20) de manguito conectado de forma liberable a una porción superior del pilote.

11. El conjunto (110, 210) de cualquier reivindicación precedente, en el que el elemento (220) de guía está configurado para extenderse más a través del canal (200) a medida que la cámara (32) se mueve hacia el pilote.

12. El conjunto (110, 210) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cámara (32) se llena de fluido a través de un conducto previsto en la pared de la cubierta (14) que tiene una válvula para controlar el flujo de fluido.

13. Un método para hincar un pilote en el suelo, preferiblemente en alta mar, que comprende las siguientes etapas: proporcionar un pilote, para ser clavado en el suelo;

proporcionar un conjunto (110, 210) hincador de pilotes de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en una disposición coaxial en o en el pilote;

accionar los medios de accionamiento de modo que la cámara (32) se aleje del pilote; y

accionar adicionalmente los medios de accionamiento para liberar la cámara (32) de modo que la cámara (32) se desplace hacia el pilote y ejerza una fuerza sobre el elemento de posicionamiento, para clavar de forma controlada el pilote en el suelo.

14. El método para hincar un pilote en el suelo de acuerdo con la reivindicación 13, comprendiendo además el método amortiguar de manera controlable la fuerza ejercida por la cámara (32) sobre el pilote cuando el pilote es hincado controlablemente en el suelo.

15. El método para hincar un pilote en el suelo de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, que comprende además las etapas de accionar y accionar adicionalmente los medios de accionamiento hasta que el pilote sea hincado, en una posición preestablecida, en el suelo; y opcionalmente

el método comprende además la etapa de llenar sustancialmente la cámara (32) con un fluido; y opcionalmente en el que el fluido es agua de la ubicación en alta mar.