ITMI20120101A1 - Sistema elettronico, metodo e programma di controllo di una rampa di varo a configurazione variabile di un natante di posa per varare una tubazione su un letto di un corpo d'acqua - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“SISTEMA ELETTRONICO, METODO E PROGRAMMA DI CONTROLLO DI UNA RAMPA DI VARO A CONFIGURAZIONE VARIABILE DI UN NATANTE DI POSA PER VARARE UNA TUBAZIONE SU UN LETTO DI UN CORPO

D'ACQUAâ€

La presente invenzione riguarda un sistema elettronico di controllo di una rampa di varo a configurazione variabile di un natante di posa per il varo di una tubazione subacquea su un letto di un corpo d’acqua.

Le rampe di varo dei natanti di posa sono generalmente a configurazione variabile. In altre parole, una rampa di varo comprende generalmente una pluralità di segmenti articolati fra loro e al natante di posa e una pluralità di supporti della tubazione. La posizione di ciascun segmento à ̈ regolabile rispetto al natante di posa e/o agli altri segmenti e ciascun supporto à ̈ montato su uno dei segmenti in modo regolabile per minimizzare le forze trasmesse alla tubazione e definire una configurazione della tubazione che minimizzi gli sforzi indotti nella tubazione stessa. Una rampa di varo del tipo sopra identificato à ̈ descritta nella domanda di brevetto WO 2011/086100 A2 a nome della richiedente. Generalmente, durante le operazioni di varo la rampa di varo varia la propria configurazione per effettuare piccoli aggiustamenti dettati dalle mutate condizioni esterne o determinati da parametri di funzionamento del natante di posa. Quando le condizioni ambientali non permettono di proseguire le operazioni di varo, la tubazione viene abbandonata sul letto del corpo d’acqua e la rampa di varo viene disposta in una configurazione di sicurezza sopra il corpo d’acqua.

Quando il letto del corpo d’acqua lungo il quale si estende il percorso previsto per la tubazione presenta variazioni considerevoli della batimetria à ̈ necessario eseguire ampie variazioni della configurazione della rampa di varo fra una prima configurazione di lavoro e una seconda configurazione di lavoro. A questo proposito si ricorda che lungo il letto del corpo d’acqua viene predefinito un percorso di giacitura della tubazione che si estende all’interno di un corridoio di posa ossia una striscia teorica lungo il letto del corpo d’acqua. Generalmente, la tubazione viene abbandonata prima di variare la configurazione della rampa di varo perché tale variazione potrebbe sollecitare eccessivamente la tubazione.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un sistema elettronico di controllo di una rampa di varo di un natante di posa per il varo di una tubazione subacquea sul letto di un corpo d’acqua, in cui il sistema elettronico di controllo permetta di variare la configurazione della rampa di varo fra una prima configurazione di lavoro e una seconda configurazione di lavoro senza abbandonare la tubazione e mantenendo gli sforzi indotti nella tubazione entro i valori ammissibili.

Secondo la presente invenzione à ̈ realizzato un sistema elettronico di controllo di una rampa di varo a configurazione variabile di un natante di posa per varare una tubazione su un letto di un corpo d’acqua; il sistema elettronico di controllo essendo configurato per elaborare dati correlati alla rampa di varo, dati correlati al natante di posa, e dati correlati agli sforzi indotti nella tubazione; generare una pluralità di sequenze di passi per variare la configurazione della rampa di varo da una prima e una seconda configurazione di lavoro; e selezionare una sequenza ottimale di passi in funzione della pluralità di sequenze di passi e in funzione dei dati acquisiti in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione in ciascuna configurazione intermedia fra la prima e la seconda configurazione di lavoro.

Grazie alla presente invenzione il sistema à ̈ in grado di selezionare la sequenza di passi che permette di mantenere gli sforzi indotti nella tubazione entro valori ammissibili. La scelta di procedere a passi permette, inoltre, un facile monitoraggio delle variazioni indotte dalla mutata configurazione della rampa di varo.

A questo scopo il sistema elettronico di controllo à ̈ preferibilmente configurato per trasmettere alla rampa di varo i comandi per l’implementazione di almeno un passo della sequenza ottimale di passi. Grazie a questa modalità di funzionamento una volta eseguito il passo della sequenza ottimale di passi à ̈ possibile effettuare delle verifiche del tipo di seguito esposto.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione il sistema elettronico di controllo à ̈ configurato per associare, a ciascun passo della sequenza ottimale di passi, valori stimati e correlati alla rispettiva configurazione intermedia della rampa di varo; per acquisire dati correlati alla configurazione della rampa di varo nella configurazione intermedia e omogenei ai valori stimati; e per confrontare i valori stimati con i dati acquisiti.

Con valori stimati associati a un passo si intendono valori correlati a una configurazione della rampa di varo calcolati prima che la rampa di varo sia disposta in tale configurazione, mentre con dati acquisiti si intendono i dati correlati a una configurazione della rampa di varo e acquisiti quando la rampa di varo si trova il tale configurazione.

I valori stimati e i dati acquisiti sono fra loro omogenei e quindi confrontabili. Generalmente, per realizzare il succitato confronto, i valori stimati e i dati acquisiti sono correlati alla configurazione geometrica della rampa di varo e/o correlati alle forze scambiate fra la rampa di varo e la tubazione.

In funzione dell’esito del confronto, il sistema elettronico di controllo sceglie se procedere con l’implementazione della sequenza ottimale di passi o di interrompere l’implementazione. In particolare, il sistema elettronico di controllo à ̈ configurato per trasmettere i comandi per l’implementazione di almeno un ulteriore passo della sequenza ottimale di passi se la differenza fra i valori stimati e i dati acquisiti correlati alla configurazione intermedia della rampa di varo soddisfa criteri di accettabilità predeterminati.

Il sistema elettronico di controllo à ̈ anche configurato per bloccare l’implementazione di ulteriori passi della sequenza ottimale di passi se la differenza fra i valori stimati e i dati acquisiti correlati alla configurazione intermedia della rampa di varo non soddisfa criteri di accettabilità predeterminati.

In questo caso occorre definire una nuova strategia di variazione della configurazione della rampa di varo fra la configurazione intermedia e la seconda configurazione di lavoro. In pratica, il sistema elettronico di controllo à ̈ configurato per generare una nuova pluralità di sequenze di passi per variare la configurazione della rampa di varo da una configurazione intermedia alla seconda configurazione di lavoro; e selezionare un’ulteriore sequenza ottimale di passi in funzione della pluralità di sequenze di passi e in funzione dei dati acquisiti in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione in ciascuna configurazione intermedia fra la configurazione intermedia di partenza e la seconda configurazione di lavoro.

Di fatto, à ̈ riproposta un’ulteriore sequenza ottimale di passi selezionata con gli stessi criteri di selezione adottati per la selezione della precedente sequenza ottimale di passi.

Preferibilmente, il metodo di ottimizzazione adottato per individuare la sequenza ottimale di passi e le possibili ulteriori sequenze ottimali di passi à ̈ un metodo basato sugli algoritmi genetici.

In pratica, la pluralità di sequenze di passi corrisponde a una popolazione di individui, ciascuna sequenza di passi corrisponde a un individuo. Il criterio tipico di selezione à ̈ la cosiddetta funzione di idoneità che nel caso specifico à ̈ una funzione preferibilmente correlata agli sforzi indotti nella tubazione. La funzione di idoneità quando applicata a ciascun individuo/sequenza di passi permette di associare un punteggio alla popolazione di individui e di eliminare gli individui con punteggio più basso.

Gli individui/sequenze di passi rimanenti sono combinati fra loro con la tecnica dell’incrocio, la quale, nel caso in esame, prevede di generare una sequenza di passi di nuova generazione combinando due spezzoni di sequenza di sequenze precedenti appartenenti alla prima generazione. La tecnica della sostituzione à ̈ anche utilizzabile nel caso in esame per generare nuovi individui.

In linea generale, gli sforzi indotti nella tubazione sono monitorati in tempo reale. La tubazione à ̈ soggetta sostanzialmente a forze esterne trasmesse dal natante di posa e dalla rampa di varo, e a sollecitazioni prevalentemente di flessione determinati dalla configurazione assunta dalla tubazione fra il natante di posa e il letto del corpo d’acqua.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione il sistema elettronico di controllo à ̈ configurato per acquisire le forze trasmesse dal natante di posa e dalla rampa di varo alla tubazione.

Tali forze sono facilmente rilevabili tramite sensori disposti su dispositivi tensionatori predisposti a rilasciare in modo controllato la tubazione dal natante di posa e su supporti disposti lungo la rampa di varo.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione il sistema elettronico di controllo à ̈ configurato per calcolare gli sforzi indotti nella tubazione dalla configurazione della tubazione stessa fra il natante di posa e il letto del corpo d’acqua.

Di fatto il sistema elettronico à ̈ configurato per calcolare una configurazione della tubazione fra il natante di posa e il letto del corpo d’acqua, di definire un modello agli elementi finiti della tubazione e, quindi, di calcolare gli sforzi indotti nella tubazione.

Il controllo in tempo reale della tubazione ha la finalità di indicare se gli sforzi sono prossimi a valori critici e informare il personale addetto a prendere gli opportuni provvedimenti per impedire che gli sforzi superino i valori critici. Il monitoraggio degli sforzi indotti nella tubazione ha anche la funzione di fornire dei parametri di riferimento per definire la funzione di idoneità.

Secondo una preferita forma di attuazione il sistema elettronico di controllo comprende un sistema centralizzato di monitoraggio configurato per acquisire, monitorare e memorizzare dati rilevabili correlati alla rampa di varo e al natante di posa; e un sistema di guida delle operazioni di varo, il quale à ̈ configurato per monitorare in tempo reale gli sforzi indotti nella tubazione ed à ̈ collegato al sistema centralizzato di monitoraggio.

In pratica, l’architettura del sistema elettronico di controllo prevede preferibilmente due sistemi che hanno funzioni distinte e sono interfacciati per scambiare informazioni.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione il sistema elettronico di controllo comprende un sistema di gestione della rampa di varo comprendente un elaboratore elettronico di programmazione configurato per implementare un programma di ottimizzazione per determinare la sequenza ottimale di passi, e un elaboratore elettronico di implementazione per implementare e verificare i passi.

L’elaboratore elettronico di programmazione à ̈ collegato al sistema di guida delle operazioni di varo per acquisire i dati relativi agli sforzi che vengono impiegati nella costruzione della funzione di idoneità.

L’elaboratore elettronico di implementazione à ̈ collegato al sistema centralizzato di monitoraggio per acquisire i dati correlati alle caratteristiche omogenee ai valori stimati.

Preferibilmente i valori stimati includono i valori stimati correlati alla configurazione della rampa di varo e/ le forze scambiate fra la rampa di varo e la tubazione.

I valori possono includere anche gli sforzi indotti nella tubazione.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione il sistema elettronico di controllo à ̈ configurato per generare una prima pluralità di sequenze di passi con un primo passo predeterminato e una seconda pluralità di sequenze di passi con un secondo passo predeterminato per variare la configurazione della rampa di varo da una prima a una seconda configurazione di lavoro; e selezionare almeno una prima e una seconda sequenza ottimale di passi in funzione dei dati acquisiti e, rispettivamente, della prima e della seconda pluralità di sequenze di passi in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione in ciascuna configurazione intermedia fra la prima e la seconda configurazione di lavoro; il primo passo predeterminato essendo maggiore del secondo passo predeterminato.

Chiaramente i primi passi predeterminati essendo maggiori dei secondi passi predeterminati permettono un’esecuzione più rapida della variazione della configurazione della rampa di varo, ma, presumibilmente, l’esecuzione della prima sequenza ottimale di passi determina nella tubazione sforzi maggiori rispetto all’esecuzione della seconda sequenza ottimale di passi o perlomeno à ̈ maggiormente rischiosa. In questo caso, à ̈ l’operatore che decide quale sequenza ottimale di passi implementare in funzione delle specifiche circostanze.

Secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione, il sistema elettronico di controllo à ̈ associato a una rampa di varo, la quale comprende una pluralità di segmenti a inclinazione regolabile collegati fra loro e una pluralità di supporti regolabili montati sui segmenti. Ciascun passo di una sequenza di passi corrisponde allo spostamento di un segmento o di un supporto.

In questo modo, la sequenza di passi à ̈ una sequenza di spostamenti dei segmenti e dei supporti.

La presente invenzione ha l’ulteriore scopo di fornire un metodo di controllo di una rampa di varo a configurazione variabile di un natante di posa per varare una tubazione su un letto di un corpo d’acqua, in cui la configurazione della rampa di varo possa essere modificata in modo rilevante senza abbandonare la tubazione e senza ingenerare sforzi eccessivi nella tubazione stessa.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo di una rampa di varo a configurazione variabile di un natante di posa per varare una tubazione su un letto di un corpo d’acqua; il metodo di controllo comprendendo le fasi di acquisire dati correlati alla configurazione della rampa di varo; dati correlati al natante di posa; e dati correlati agli sforzi indotti nella tubazione; generare una pluralità di sequenze di passi per variare la configurazione della rampa di varo da una prima e una seconda configurazione di lavoro; e selezionare almeno una sequenza ottimale di passi in funzione della pluralità di sequenze di passi e in funzione dei dati acquisiti in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione in ciascuna configurazione intermedia fra la prima e la seconda configurazione di lavoro.

La presente invenzione include anche un programma per elaboratore elettronico direttamente caricabile in una memoria di un elaboratore elettronico per realizzare le fasi del metodo, e un prodotto di programma comprendente un supporto leggibile sul quale il programma à ̈ memorizzato.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- la figura 1 à ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza, di un natante di posa equipaggiato con una rampa di varo disposta in una prima configurazione di lavoro per il varo di una tubazione sul letto di un corpo d’acqua;

- la figura 2 à ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza, del natante di posa della figura 1 e la cui rampa di varo à ̈ disposta in una seconda configurazione di lavoro per il varo della tubazione subacquea;

- la figura 3 Ã ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza e in scala ingrandita, della rampa di varo nella prima configurazione di lavoro;

- la figura 4 Ã ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza, della rampa di varo nella figura 1 nella seconda configurazione di lavoro; e

- la figura 5 Ã ̈ una vista schematica a blocchi, con parti asportate per chiarezza, di un sistema elettronico di controllo della rampa di varo.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con 1 à ̈ indicato nel suo complesso un natante di posa per il varo di una tubazione 2 su un letto 3 di un corpo d’acqua 4. Il letto 3 del corpo d’acqua 4 ha una batimetria variabile fra un valore minimo in corrispondenza della costa e un valore massimo generalmente in posizione remota rispetto alla costa. Una pianificazione della posa della tubazione 2 sul letto 3 prevede di selezionare un percorso ottimale in base a parametri progettuali. In questo modo, viene definita la rotta ottimale che il natante di posa 1 dovrà seguire durante il varo della tubazione 2. Il natante di posa 1 à ̈ equipaggiato con una rampa di varo 5 per guidare la tubazione 2 nella fase di varo. Nella figura 1 il natante di posa 1 à ̈ disposto in acque relativamente basse, mentre nella figura 2 à ̈ disposto in acque relativamente profonde. Nella figura 1 la rampa di varo 5 à ̈ disposta in una prima configurazione di lavoro caratterizzata da una curvatura poco accentuata, mentre nella figura 2 à ̈ disposta in una seconda configurazione di lavoro caratterizzata da una curvatura molto accentuata.

Nella figura 1 la tubazione presenta una configurazione sostanzialmente a S “non ripido†fra il natante di posa 1 e il letto 3 e caratterizzata da un angolo di uscita (angolo della tubazione rispetto all’orizzontale) della tubazione 2 dalla rampa di varo 5 relativamente basso. Nella figura 2 la tubazione 2 presenta una configurazione sostanzialmente a S “ripido†e caratterizzata da un angolo di uscita della tubazione 2 dalla rampa di varo 5 relativamente elevato. La tubazione 2 viene a contatto del letto 3 in un punto 6 denominato punto di atterraggio (TDP: Touch Down Point). Questo punto di atterraggio 6 à ̈ un parametro importante per verificare se le operazioni di varo effettivamente dispongono la tubazione 2 lungo il percorso ottimale prestabilito e per determinare la configurazione della tubazione 2 fra il letto 3 e il natante di posa 1.

IL NATANTE DI POSA

Con riferimento alla figura 1 il natante di posa 1 comprende una struttura galleggiante 7 e una linea di assemblaggio 8 per assemblare spezzoni di tubo di lunghezza unitaria e non illustrati nelle figure allegate per realizzare la tubazione 2. La linea di assemblaggio 8 comprende delle attrezzature (non illustrate) per eseguire la preparazione delle estremità degli spezzoni di tubo, per saldare le estremità degli spezzoni di tubo, e per eseguire il ricoprimento delle estremità saldate delle porzioni di tubo. Con riferimento alla figura 3, il natante di posa 1 comprende dei dispositivi tensionatori 9 (solo uno indicato nella figura 3), i quali hanno la funzione di afferrare la tubazione 2 e di rilasciare in modo controllato la tubazione 2 dal natante di posa 1. Il dispositivo tensionatore 9 applica prevalentemente una sollecitazione di trazione alla tubazione 2. Tale sollecitazione di trazione à ̈ il frutto delle forze generalmente opposte applicate alla tubazione 2 dal natante di posa 1 e dalla parte della tubazione 2 a valle del dispositivo tensionatore 9. Sebbene nella figura 3 sia indicato un solo dispositivo tensionatore 9, generalmente un natante di posa 1 comprende una pluralità di dispositivi tensionatori 9 disposti in serie lungo la tubazione 2.

Il natante di posa 1 à ̈ avanzato generalmente a passo lungo la rotta predeterminata tramite un modulo di avanzamento 10 (figure 1 e 2) che controlla e gestisce la velocità di avanzamento e la rotta.

LA RAMPA DI VARO

Con riferimento alle figure 3 e 4, la rampa di varo 5 à ̈ articolata al natante di posa 1 e comprende una pluralità di segmenti 11, 12, e 13 articolati fra loro e una pluralità di supporti 14 della tubazione montati sui segmenti 11, 12, e 13. In pratica, ciascuno dei segmenti 11, 12, e 13 sostiene almeno uno dei supporti 14.

La rampa di varo 5 comprende gruppi di attuazione 15, 16, e 17 per realizzare spostamenti dei segmenti 11, 12, e 13 e gruppi di attuazione 18 per realizzare spostamenti dei rispettivi supporti 14. In particolare, i segmenti 11, 12 e 13 sono collegati a rispettivi gruppi di attuazione 15, 16 e 17 configurati per modificare la posizione dei rispettivi segmenti 11, 12 e 13. In maggiore dettaglio, il gruppo di attuazione 15 collega il segmento 11 al natante di posa 1. Siccome il segmento 11 à ̈ direttamente incernierato al natante di posa 1, il gruppo di attuazione 15 ha la funzione di variare la posizione angolare relativa fra il segmento 11 e il natante di posa 1. Il gruppo di attuazione 16 collega il segmento 12 al natante di posa 1. Siccome il segmento 12 à ̈ incernierato al segmento 11, il gruppo di attuazione 16 à ̈ in grado di modificare l’angolo fra il segmento 12 e il segmento 11.

Il gruppo di attuazione 17 à ̈ collegato al segmento 12 e al segmento 13. Siccome il segmento 12 e il segmento 13 sono incernierati fra loro, il gruppo di attuazione 17 à ̈ configurato per variare l’angolo fra il segmento 12 e il segmento 13.

Ciascun supporto 14 comprende un gruppo di attuazione 18 per variare la posizione del supporto rispetto al segmento 11, 12, e 13 sul quale à ̈ disposto.

La posizione dei segmenti 11, 12, e 13 e dei supporti 14 definisce il percorso della tubazione 2 lungo la rampa di varo 5 e la configurazione della tubazione 2 fra la rampa di varo 5 e il letto 3. Preferibilmente, tutti i supporti 14 devono essere simultaneamente a contatto della tubazione 2.

IL SISTEMA ELETTRONICO DI CONTROLLO DELLA RAMPA DI VARO

Il natante di posa 1 comprende un sistema elettronico di controllo 19 della rampa di varo 5. Sebbene la descrizione faccia specifico riferimento alla rampa di varo 5 illustrata nelle figure allegate, i principi generali di funzionamento del sistema elettronico di controllo sono applicabili anche a rampe di varo aventi una struttura diversa da quella illustrata. Preferibilmente il sistema elettronico di controllo 19 comprende un sistema centralizzato di monitoraggio 20 (CMS), il quale à ̈ configurato per acquisire, memorizzare, e visualizzare dati rilevabili e correlati alle attrezzature del natante di posa 1 alla rampa di varo 5 e alla tubazione 2 (figura 1); un sistema di guida delle operazioni varo 21 (PLG), il quale à ̈ configurato per calcolare in tempo reale la configurata della tubazione 2 e gli sforzi indotti nella tubazione 2 durante il varo sulla base dei dati acquisiti dal sistema centralizzato di monitoraggio 20; un sistema di gestione 22 (RMS) della rampa di varo 5, il quale à ̈ configurato per calcolare, programmare, e comandare una sequenza di passi per variare la configurazione della rampa di varo 5 fra la prima configurazione di lavoro e la seconda configurazione di lavoro minimizzando gli sforzi indotti nella tubazione 2; e una console di controllo 23 delle operazioni di varo.

IL SISTEMA CENTRALIZZATO DI MONITORAGGIO

In maggiore dettaglio, il sistema centralizzato di monitoraggio 20 Ã ̈ configurato per acquisire e memorizzare una serie di dati comprendente:

- dati geometrici e meccanici della tubazione 2;

- dati correlati alla posizione del natante di posa 1; - il corridoio di posa della tubazione 2 sul letto 3 del corpo d’acqua 4 ;

- dati correlati alla configurazione dei segmenti 11, 12, e 13 della rampa di varo 5 (figura 3);

- dati correlati alla posizione relativa fra ciascun supporto 14 e un rispettivo segmento 11, 12, e 13 (figura 3);

- dati correlati alle forze scambiate tra la tubazione 2 e il natante di posa 1 in particolare fra la tubazione 2 e il dispositivo tensionatore 9 (figura 3);

- dati correlati alle forze scambiate fra la tubazione 2 e la rampa di varo 5 (figura 3), in particolare fra la tubazione 2 i supporti 14;

- dati correlati alla batimetria del letto 3 (figure 1 e 2).

Preferibilmente, il sistema centralizzato di monitoraggio 20 Ã ̈ configurato per acquisire e memorizzare anche ulteriori dati comprendenti:

- le condizioni meteo-marine quali il vento, la corrente, e il moto ondoso;

- dati correlati alla velocità di avanzamento del natante di posa 1;

- dati correlati alla posizione del punto di atterraggio 6 della tubazione 2 (figure 1 e 2) quando questo dato à ̈ rilevabile tramite sonar in acque relativamente basse o tramite un veicolo subacqueo controllato in remoto (ROV non illustrato nelle figure allegate);

- dati correlati alle operazioni di assemblaggio della tubazione 2;

- dati correlati all’angolo di uscita della tubazione 2 dalla rampa di varo 5 (figure 3 e 4); e

- dati relativi ai movimenti del natante di posa 1 nel corpo d’acqua 4 e in particolare i movimenti secondo sei gradi di libertà.

Il sistema centralizzato di monitoraggio 20 à ̈ un sistema di supervisione dedicato all’acquisizione, tramite opportuni sensori 24, dei dati sopra identificati, al monitoraggio, e alla memorizzazione dei dati stessi. Il sistema centralizzato di monitoraggio 20 comprende un’interfaccia grafica 24 che raffigura l’intera linea di assemblaggio 8 e la rampa di varo 5 (figura 1 e 2). Nella fattispecie illustrata, il sistema centralizzato di monitoraggio 20 si interfaccia con le attrezzature della linea di assemblaggio 8 (figura 1), con il sistema di guida delle operazioni di varo 21 e con il sistema di gestione della rampa 22 e presenta una architettura configurabile che permette di estendere le citate interfacce e di essere adattato a rampe di varo con strutture diverse da quella illustrata.

IL SISTEMA DI GUIDA DELLE OPERAZIONI DI VARO

Lo scopo principale del sistema di guida delle operazioni di varo 21 Ã ̈ quello di monitorare in tempo reale gli sforzi indotti nella tubazione 2 per impedire che la tubazione 2 sia sottoposta a sforzi eccessivi.

Il sistema di guida dell’operazione di varo 21 à ̈ configurato per calcolare gli sforzi indotti nella tubazione 2 in funzione dei dati memorizzati nel sistema centralizzato di monitoraggio 20. Il sistema di guida delle operazioni di varo 21 comprende un blocco di validazione dei dati 26; un elaboratore elettronico 27 provvisto di memoria e configurato per calcolare la configurazione della tubazione 2 fra la rampa di varo 5 e il letto 3 del corpo d’acqua 4 (Figure 1 e 2) e gli sforzi indotti nella tubazione 2; e un blocco interfaccia 28 con l’operatore per assistere l’operatore nella guida del natante di posa 1 (figura 1 e 2). L’elaboratore elettronico 27 implementa un programma per il calcolo della configurazione della tubazione 2 e per calcolare gli sforzi indotti nella tubazione 2 basato sulla teoria dei modelli agli elementi finiti. In pratica, il sistema di guida delle operazioni di varo 21 esegue una validazione dei dati acquisiti dal sistema centralizzato di monitoraggio 20, determina la configurazione della tubazione 2 fra la rampa di varo 5 e il punto di atterraggio 6, esegue una modellizzazione agli elementi finiti della tubazione 2, e calcola gli sforzi in funzione delle forze, le quali sono applicate al modello della tubazione 2, e sono derivate dai dati memorizzati nel sistema centralizzato di monitoraggio 20.

IL SISTEMA DI GESTIONE DELLA RAMPA

Il sistema di gestione della rampa di varo 22 comprende un elaboratore elettronico di programmazione 29 e un elaboratore elettronico di implementazione 30. L’elaboratore elettronico di programmazione 29 riceve informazioni dal sistema di guida delle operazioni di varo 21 ed à ̈ configurato per elaborare un programma, il quale prevede di generare una pluralità di sequenze di passi e selezionare una sequenza ottimale di passi in funzione della pluralità di sequenze di passi. Ciascuna sequenza di passi à ̈ in grado di variare la configurazione della rampa di varo 5 dalla prima configurazione di lavoro alla seconda configurazione di lavoro. Ciascun passo di una sequenza di passi à ̈ associato a uno spostamento di uno dei segmenti 11, 12, 13 o di un supporto 14 (figure 3 e 4). L’ottimizzazione à ̈ basata sulla minimizzazione del rischio di sottoporre la tubazione 2 a sforzi eccessivi.

Preferibilmente, la selezione della sequenza ottimale di passi à ̈ realizzata tramite algoritmi di ottimizzazione combinatoria e, in particolare, tramite algoritmi genetici. Alcuni principi generali e alcune applicazioni degli algoritmi genetici si trovano nel testo “Introduction to Genetic Algorithms†degli autori S.N. Sivanandam, S.N. Deepa ed edito da Springer; prima edizione (12 dicembre 2007).

In pratica, ciascuna sequenza di passi corrisponde a un individuo e la pluralità di sequenze di passi corrisponde a una popolazione di individui. Il meccanismo di selezione à ̈ determinato da una funzione di idoneità, la quale, nella fattispecie in oggetto, viene determinata principalmente in base ai valori di sforzo calcolati dal sistema di guida delle operazioni di varo 21 e tiene, quindi, conto degli sforzi indotti nella tubazione 2 nella prima posizione di lavoro. In particolare, la funzione di idoneità à ̈ definita in modo da assegnare un valore di idoneità migliore a un individuo che avrà valori di sforzo stimati migliori rispetto a un individuo che avrà valori di sforzo stimati peggiori. Preferibilmente, la funzione di idoneità tiene conto anche del tempo complessivo necessario per implementare la variazione fra la prima configurazione di lavoro e la seconda configurazione di lavoro.

L’elaboratore elettronico di programmazione 29 genera una popolazione di individui secondo un metodo di generazione, il quale può essere casuale, ossia i passi e le relative sequenze di passi sono generati in modo casuale oppure semi-casuale, ossia gli individui sono generati con alcuni parametri prestabiliti e alcuni parametri casuali oppure gli individui sono generati in modo casuale all’interno di predeterminati intervalli di valori di passi, in altre parole i passi di una sequenza sono generati in modo casuale all’interno di predefiniti intervalli di valori di passi.

L’elaboratore elettronico di programmazione 29 applica la funzione di idoneità alla popolazione di individui, assegna un valore di idoneità a ciascun individuo della popolazione in base alla funzione di idoneità, e definisce una classifica ordinando gli individui in base al rispettivo valore di idoneità dove i valori di idoneità migliori sono associati agli individui corrispondenti alle sequenze di passi più idonee a implementare la variazione della configurazione della rampa di varo 5.

L’elaboratore elettronico di programmazione 29 seleziona gli individui a cui sono associati i punteggi migliori attraverso la funzione di idoneità. L’elaboratore elettronico di programmazione 29 genera una nuova popolazione di individui utilizzando gli individui selezionati attraverso una tecnica di generazione. Le tecniche di generazione comprendono, per esempio, una prima tecnica in base alla quale si combinano tra loro alcune parti di almeno due individui selezionati, generando così due nuove individui, tale tecnica à ̈ chiamata tecnica dell’incrocio; e una seconda tecnica in base alla quale si operano modifiche casuali di una parte di un numero di individui. Tale tecnica à ̈ chiamata tecnica della sostituzione o della mutazione.

L’elaboratore elettronico di programmazione 29 reitera l’elaborazione della classifica dei nuovi individui sulla base dell’applicazione della funzione di idoneità alla nuova popolazione di individui e la selezione degli individui con valori di idoneità migliori. L’elaboratore elettronico di programmazione 29 reitera la generazione di una nuova popolazione di individui in base alla popolazione di individui generata fino a quando uno dei criteri di arresto à ̈ soddisfatto. I criteri di arresto comprendono, per esempio, un limite predefinito al numero di reiterazioni di generazione di nuove popolazioni o l’ottenimento di un individuo con un valore di idoneità compreso in un intervallo predeterminato.

L’elaboratore elettronico di programmazione 29, in ogni caso, à ̈ in grado di selezionare l’individuo con il punteggio migliore e ottenere la sequenza di passi ottimale definita dall’individuo selezionato. L’elaboratore elettronico di programmazione 29 calcola i valori stimati associati a ciascun passo della sequenza di passi ottimale.

Preferibilmente, i valori stimati includono i valori stimati correlati alla configurazione della rampa di varo 5. Preferibilmente, i valori stimati comprendendo i valori geometrici che definiscono le posizioni stimate dei supporti 14 e dei segmenti 11, 12, e 13 (figure 3 e 4) e/o i valori che definiscono le forze stimate scambiate fra la rampa di varo 5 e la tubazione 2.

I valori stimati possono includere anche i valori prefigurati degli sforzi indotti nella tubazione.

L’elaboratore elettronico di programmazione 29 trasmette la sequenza ottimale di passi all’elaboratore elettronico di implementazione 30, il quale ha la funzione di comunicare i singoli passi della sequenza ottimale di passi al sistema centralizzato di monitoraggio 20, il quale controlla i gruppi di attuazione 15, 16, 17 e 18 (figure 3 e 4).

L’elaboratore elettronico di implementazione 30 implementa un programma per l’esecuzione di ciascun singolo passo della sequenza ottimale di passi e verifica se la configurazione intermedia dopo l’esecuzione di ciascun passo à ̈ allineata alle aspettative. In altre parole, la verifica consiste nel confrontare se i dati acquisiti dal sistema centralizzato di monitoraggio 20 dopo l’esecuzione del passo e omogenei ai valori stimati corrispondono ai valori stimati o meglio, la differenza fra i valori stimati e i dati acquisiti soddisfa criteri di accettabilità predefiniti. Se effettivamente la differenza fra i valori acquisiti e i valori stimati rientra all’interno dei criteri di accettabilità, l’elaboratore elettronico di implementazione 30 permette l’esecuzione di almeno un ulteriore passo della sequenza ottimale di passi. Se, al contrario, la deviazione à ̈ significativa fra i dati acquisiti e i valori stimati, ossia la differenza fra i dati acquisiti e i valori stimati non rientra nei criteri di accettabilità, l’esecuzione della sequenza ottimale di passi precedentemente selezionata dall’elaboratore elettronico di programmazione 29 viene interrotta.

Il sistema di controllo delle operazioni di varo 21 che calcola in tempo reale gli sforzi indotti nella tubazione 2 fornisce dati di sforzo aggiornati all’elaboratore elettronico di programmazione 29, il quale provvede a realizzare in funzione dei dati aggiornati una nuova funzione di idoneità.

Sulla base dei dati acquisiti dal sistema centralizzato di monitoraggio 20, l’elaboratore elettronico di programmazione 29 genera una nuova pluralità di sequenze di passi avente un numero di passi che tiene conto dei passi già effettuati, e l’elaboratore elettronico di programmazione 29 seleziona una nuova sequenza ottimale di passi utilizzando la nuova funzione di idoneità. La nuova sequenza ottimale di passi viene implementata attraverso l’elaboratore elettronico di implementazione 30.

In questo modo, implementando l’algoritmo genetico l’elaboratore elettronico di programmazione 29 fornisce una nuova sequenza ottimale di passi, e l’elaboratore elettronico di implementazione 30 procede all’implementazione della stessa con le modalità descritte in precedenza. Le suddette operazioni sono eseguite fino a quando la rampa di varo 5 à ̈ disposta nella seconda configurazione di lavoro.

Il metodo descritto fa specifico riferimento alle sequenze di passi di spostamento della rampa di varo 5, dove i passi comprendono spostamenti angolari di una fra le sezioni 11, 12, e 13 e spostamenti preferibilmente lineari dei supporti 14. La lunghezza di ciascun passo, sia esso angolare o lineare, à ̈, di conseguenza, un elemento fondamentale nel riposizionamento della rampa di varo fra una prima configurazione di lavoro e una seconda configurazione di lavoro. Infatti, la lunghezza di ciascun passo influenza il numero di passi della sequenza di passi, gli sforzi indotti nella tubazione 2, e il tempo di esecuzione del riposizionamento della rampa di varo 5. La selezione della lunghezza dei passi à ̈ basata sostanzialmente su valori considerati accettabili sulla base di rilievi sperimentali. Tuttavia, i valori di lunghezza dei passi considerati accettabili varia considerevolmente all’interno di un intervallo. Una prima tecnica di selezione della lunghezza dei passi consiste nel selezionare un valore intermedio di lunghezza dei passi nell’intervello determinato. Una seconda soluzione consiste nel selezionare più di un valore di lunghezza dei passi e di eseguire in parallelo più di un procedimento di ottimizzazione in modo da offrire all’operatore una pluralità di sequenze ottimali di passi correlate a rispettive lunghezze di passo. Questa opzione può essere implementata, ad esempio, selezionando due valori di lunghezza del passo che potremmo definire in modo semplificato “passo lungo†e “passo corto†. La sequenza ottimale con “passo lungo†permetterà una esecuzione più rapida del riposizionamento della rampa di varo 5 e determinerà degli sforzi determinati nella tubazione 2, mentre la sequenza ottimale con “passo corto†determinerà una esecuzione più lenta del riposizionamento della rampa di varo 5 e, presumibilmente, degli sforzi inferiori agli sforzi determinati dalla sequenza ottimale a “passo lungo†.

In questo modo, l’operatore ha la possibilità di selezionare la sequenza ottimale di passi che à ̈ preferibile in funzione delle circostanze del momento.

I vantaggi della presente invenzione sono quelli di garantire un elevato livello di sicurezza per eseguire il riposizionamento della rampa di varo senza abbandonare la tubazione.

È evidente infine che alla presente invenzione possono essere apportate varianti rispetto alla forma di attuazione descritta senza peraltro uscire dall’ambito di protezione delle rivendicazioni allegate. In particolare, la forma di attuazione descritta e corrispondente alla preferita forma di realizzazione dell’invenzione fa riferimento a una pluralità di elaboratori ciascuno dei quali à ̈ adibito a implementare uno specifico programma per elaboratore elettronico, tuttavia la presente invenzione include anche forme di attuazione che prevedono numeri diversi di elaboratori da quelli descritti e anche un solo elaboratore elettronico e un solo programma.

Claims (30)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema elettronico di controllo di una rampa di varo a configurazione variabile di un natante di posa per varare una tubazione su un letto di un corpo d’acqua; il sistema elettronico di controllo (19) essendo configurato per: acquisire dati correlati alla configurazione della rampa di varo (5), dati correlati al natante di posa (1), dati correlati agli sforzi indotti nella tubazione (2); generare una pluralità di sequenze di passi per variare la configurazione della rampa di varo (5) da una prima a una seconda configurazione di lavoro; e selezionare almeno una sequenza ottimale di passi in funzione della pluralità di sequenze di passi e in funzione dei dati acquisiti in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione (2) in ciascuna configurazione intermedia fra la prima e la seconda configurazione di lavoro.
2. 2. Sistema elettronico di controllo come rivendicato nella rivendicazione 1, configurato per trasmettere alla rampa di varo (5) i comandi per l’implementazione di almeno un passo della sequenza ottimale di passi.
3. 3. Sistema elettronico di controllo come rivendicato nella rivendicazione 2, configurato per: associare a ciascun passo della sequenza ottimale di passi valori stimati e correlati alla configurazione intermedia della rampa di varo (5); acquisire dati correlati alla configurazione della rampa di varo (5) nella configurazione intermedia e omogenei ai valori stimati; e confrontare i valori stimati con i dati acquisiti.
4. 4. Sistema elettronico di controllo come rivendicato nella rivendicazione 3, configurato per trasmettere i comandi per l’implementazione di almeno un ulteriore passo della sequenza ottimale di passi se la differenza fra i valori stimati e i dati acquisiti correlati alla configurazione intermedia della rampa di varo soddisfa criteri di accettabilità predeterminati.
5. 5. Sistema elettronico di controllo come rivendicato nella rivendicazione 3, configurato per bloccare l’implementazione di ulteriori passi della sequenza ottimale di passi se la differenza fra i valori stimati e i dati acquisiti correlati alla configurazione intermedia della rampa di varo non soddisfa criteri di accettabilità predeterminati.
6. 6. Sistema elettronico di controllo come rivendicato nella rivendicazione 5, configurato per: generare una nuova pluralità di sequenze di passi per variare la configurazione della rampa di varo (5) da una configurazione intermedia alla seconda configurazione di lavoro; e selezionare una ulteriore sequenza ottimale di passi in funzione della pluralità di sequenze di passi e in funzione dei dati acquisiti in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione (2) in ciascuna configurazione intermedia fra la configurazione intermedia di partenza e la seconda configurazione di lavoro.
7. 7. Sistema elettronico di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, configurato per selezionare la sequenza ottimale di passi tramite un metodo basato sugli algoritmi genetici, e per costruire una funzione di idoneità correlata agli sforzi indotti nella tubazione (2).
8. 8. Sistema elettronico di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, configurato per acquisire le forze trasmesse dal natante di posa (1) e dalla rampa di varo (5) alla tubazione (2).
9. 9. Sistema elettronico di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, configurato per calcolare la configurazione della tubazione (2) fra il natante di posa (1) e il letto (3) del corpo d’acqua (4).
10. 10. Sistema elettronico di controllo come rivendicato nelle rivendicazioni 8 e 9, configurato per calcolare gli sforzi indotti nella tubazione (2).
11. 11. Sistema elettronico di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un sistema centralizzato di monitoraggio (20) configurato per: acquisire, monitorare e memorizzare dati rilevabili correlati alla rampa di varo (5) e al natante di posa (1); e un sistema di guida delle operazioni di varo (21), il quale à ̈ configurato per monitorare in tempo reale gli sforzi indotti nella tubazione (2) ed à ̈ collegato al sistema centralizzato di monitoraggio (20).
12. 12. Sistema elettronico di controllo come rivendicato nella rivendicazione 11, comprendente un sistema di gestione della rampa di varo (22) comprendente un elaboratore elettronico di programmazione (29) configurato per implementare un programma di ottimizzazione per determinare la sequenza ottimale di passi, e un elaboratore elettronico di implementazione (30) per implementare e verificare i passi.
13. 13. Sistema elettronico di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, e configurato per generare una prima pluralità di sequenze di passi con un primo passo predeterminato, e una seconda pluralità sequenza di passi con un secondo passo predeterminato per variare la configurazione della rampa di varo (5) da una prima a una seconda configurazione di lavoro; e selezionare almeno una prima e una seconda sequenza ottimale di passi in funzione dei dati acquisiti e rispettivamente della prima e seconda pluralità di sequenze di passi in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione (2) in ciascuna configurazione intermedia fra la prima e la seconda configurazione di lavoro; il primo passo predeterminato essendo maggiore del secondo passo predeterminato.
14. 14. Natante di posa comprendente un sistema di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni.
15. 15. Rampa di varo a configurazione variabile di un natante di posa, la rampa di varo comprendendo una pluralità di segmenti (11, 12, 13) a inclinazione regolabile collegati fra loro, e una pluralità di supporti (14) regolabili montati sui segmenti (11, 12, 13); ciascun passo di una sequenza di passi corrispondendo allo spostamento di un elemento fra i segmenti (11, 12, 13) e i supporti (14); la rampa di varo (5) essendo operativamente collegata a un sistema di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13.
16. 16. Natante di posa comprendente una rampa di varo a configurazione variabile come rivendicato nella rivendicazione 15.
17. 17. Metodo di controllo di una rampa di varo a configurazione variabile di un natante di posa per varare una tubazione su un letto di un corpo d’acqua; il metodo di controllo comprendendo le fasi di acquisire dati correlati alla configurazione della rampa di varo (5), dati correlati al natante di posa (1), e dati correlati agli sforzi indotti nella tubazione (2); generare una pluralità di sequenze di passi per variare la configurazione della rampa di varo (5) da una prima a una seconda configurazione di lavoro; e selezionare almeno una sequenza ottimale di passi in funzione della pluralità di sequenze di passi e in funzione dei dati acquisiti in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione (2) in ciascuna configurazione intermedia fra la prima e la seconda configurazione di lavoro.
18. 18. Metodo di controllo come rivendicato nella rivendicazione 17, comprendente la fase di trasmettere alla rampa di varo (5) i comandi per l’implementazione di almeno un passo della sequenza ottimale di passi.
19. 19. Metodo di controllo come rivendicato nella rivendicazione 18, comprendente le fasi di associare a ciascun passo della sequenza ottimale di passi valori stimati e correlati alla configurazione intermedia della rampa di varo (5); acquisire dati correlati alla configurazione della rampa di varo (5) nella configurazione intermedia e omogenei ai valori stimati; e confrontare i valori stimati con i dati acquisiti.
20. 20. Metodo di controllo come rivendicato nella rivendicazione 19, comprendente la fase di trasmettere alla rampa di varo (5) i comandi per l’implementazione di almeno un ulteriore passo della sequenza ottimale di passi se la differenza fra i valori stimati e i dati acquisiti correlati alla configurazione intermedia della rampa di varo soddisfa criteri di accettabilità predeterminati.
21. 21. Metodo di controllo come rivendicato nella rivendicazione 19, comprendente la fase di bloccare l’implementazione di ulteriori passi della sequenza ottimale di passi se la differenza fra i valori stimati e i dati acquisiti correlati alla configurazione intermedia della rampa di varo non soddisfa criteri di accettabilità predeterminati.
22. 22. Metodo di controllo come rivendicato nella rivendicazione 21, comprendente le fasi di generare una nuova pluralità di sequenze di passi per variare la configurazione della rampa di varo (5) da una configurazione intermedia alla seconda configurazione di lavoro; e selezionare una ulteriore sequenza ottimale di passi in funzione della pluralità di sequenze di passi e in funzione dei dati acquisiti in modo da minimizzare gli sforzi indotti nella tubazione (2) in ciascuna configurazione intermedia fra la configurazione intermedia di partenza e la seconda configurazione di lavoro.
23. 23. Metodo di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 22, e comprendente le fasi di selezionare la sequenza ottimale di passi tramite un metodo di ottimizzazione basato sugli algoritmi genetici, e di costruire una funzione di idoneità correlata agli sforzi indotti nella tubazione (2).
24. 24. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 23, comprendente la fase di acquisire le forze trasmesse dal natante di posa (1) e dalla rampa di varo (5) alla tubazione (2).
25. 25. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 24, comprendente la fase di calcolare la configurazione della tubazione (2) fra il natante di posa (1) e il letto (3) del corpo d’acqua (4).
26. 26. Metodo di controllo come rivendicato nelle rivendicazioni 24 e 25, comprendente la fase di calcolare gli sforzi indotti nella tubazione (2).
27. 27. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 26, in cui la rampa di varo comprende una pluralità di segmenti (11, 12, 13) a inclinazione regolabile collegati fra loro, e una pluralità di supporti (14) regolabili montati sui segmenti (11, 12, 13); ciascun passo di una sequenza di passi corrispondendo allo spostamento di un elemento fra i segmenti (11, 12, 13) e i supporti (14).
28. 28. Metodo di controllo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 27, e comprendente le fasi di generare una prima pluralità di sequenze di passi con un primo passo predeterminato e una seconda pluralità di sequenze di passi con un secondo passo predeterminato, per variare la configurazione della rampa di varo (5) da una prima a una seconda configurazione di lavoro; e selezionare almeno una prima e una seconda sequenza ottimale di passi in funzione dei dati acquisiti e, rispettivamente, della prima e seconda pluralità di sequenze di passi in modo da minimizzare gli sforzi indotti alla tubazione (2) in ciascuna configurazione intermedia fra la prima e la seconda configurazione di lavoro; il primo passo predeterminato essendo maggiore del secondo passo predeterminato.
29. 29. Un programma per elaboratore elettronico direttamente caricabile in una memoria di un elaboratore elettronico (27, 29, 30) per realizzare le fasi del metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 28 quando il programma à ̈ implementato dall’elaboratore elettronico.
30. 30. Un prodotto di programma comprendente un supporto leggibile sul quale il programma della rivendicazione 29 Ã ̈ memorizzato.