BUQUE DE CALADO DUAL
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un buque que comprende un casco de una superficie sustancialmente cerrada que tiene en el nivel de cubierta una grúa elevadora, tanques de lastre dentro del casco y un sistema de control de lastre para admitir agua en los tanques de lastre para cambiar el calado del buque.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se sabe que se transportan construcciones marítimas, tales como estructuras de soporte para plataformas semisumergibles , hasta su sitio de implementación a un nivel de calado relativamente poco profundo, mientras que la estructura de soporte semisumergible es remolcada por uno o más remolcadores. La estructura de soporte comprende dos cuerpos de flotación lastrables sustancialmente horizontales paralelos y columnas de soporte verticales que descansan sobre los cuerpos de flotación. En el sitio de implementación, la estructura de soporte es lastrada a un nivel de calado relativamente profundo, de modo que se obtiene una configuración estable con un centro bajo de gravedad. Una estructura que lleva equipo de procesamiento y/o
exploración de hidrocarburos y alojamientos de personal se une con las columnas de la estructura de soporte mediante una grúa a una distancia segura bajo el nivel del agua. Las barcazas elevadoras para levantar las superestructuras de plataformas de petróleo o gas pueden tener una capacidad de elevación de 1200 toneladas o más, y necesitan operar en mares en calma. Las barcazas elevadoras son relativamente anchas para una estabilidad incrementada. Este ancho incrementado sin embargo hace de estas barcazas susceptibles a los movimientos de las olas cuando la frecuencia natural de estos buques anchos es cercano al periodo de ondas promedio de aproximadamente 7-8 s. Por lo tanto, los buques y barcazas de elevación conocidos tienen una ventana de operación limitada que se someterá a movimientos de balanceo no deseados bajo todas las condiciones . SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar un buque elevador con propiedades de navegación mejoradas y movimientos de balanceos reducidos. Es un objeto adicional de la invención proporcionar un buque elevador el cual pueda ser empleado para tendido de tubería o preparación de elevación o una operación de construcción general en un mar relativamente alto. Nuevamente, es un propósito de la presente invención
proporcionar un buque elevador universal el cual tenga una ventana de operación grande y un tiempo improductivo limitado . Hasta ahora, el buque de la presente invención se caracteriza porque el casco tiene una sección inferior estrecha que tiene un primer ancho que se extiende sobre una altura del nivel de la quilla a un nivel de ensanchamiento, y una sección superior que tiene un ancho más grande que la sección inferior, que se extiende desde el nivel de ensanchamiento ascendentemente hacia el nivel de la cubierta, donde el sistema de control de lastre se adapta para lastrar el buque para tener un calado relativamente poco profundo en un modo de calado poco profundo, de modo que la sección superior ancha esté por encima del nivel del agua y para lastrar el barco a un nivel de calado relativamente profundo en un modo de elevación de modo que el nivel de ensanchamiento esté por debajo del nivel del agua, por lo menos cuando el buque está sustancialmente estacionario y la grúa está en su posición de elevación. Cuando el buque es deslastrado, la linea de agua se definirá por la sección inferior estrecha, de modo que el buque tenga un comportamiento de movimiento favorable en el modo de calado poco profundo para una velocidad de tránsito más alta y condiciones operacionales (diferentes a
la elevación) . De preferencia, los periodos de balanceo operacionales serán mayores a 12 s, de preferencia mayores a 14 s. Durante el tránsito, la grúa puede estar en una posición de tránsito sustancialmente horizontal, el brazo que se extiende a lo largo del nivel de la cubierta. Velocidades operacionales de por ejemplo 15 nudos o más se logran. También actividades de preparación antes de levantar objetos pesados (inclusive la operación de la grúa para el manejo de cargas más pequeñas) pueden llevarse a cabo en el modo de calado poco profundo del buque con movimientos de balanceo reducidos, durante los cuales el buque puede estar sustancialmente estacionario, anclado, bajo una posición dinámica o navegando a velocidades relativamente bajas. De esta manera, la ventana operacional se incrementa comparada con los buques de grúa que pueden ser sólo operados en un sólo ancho relativamente largo. Durante operaciones de elevación, el buque es sustancialmente estacionario y se lastra de modo que la sección relativamente ancha está sumergida, por ejemplo, entre 2 m y 3 m por debajo del nivel del agua. El brazo de la grúa se coloca ascendentemente y las cargas de por ejemplo de hasta 5000 toneladas pueden ser levantadas en una forma estable. En el modo de elevación, el periodo de balanceo se reduce comparado con el modo de tránsito de por ejemplo aproximadamente 10-12 s y comparable con buques y
barcazas de elevación conocidos durante la elevación. De preferencia, el casco tiene una sección transversal y generalmente en forma de T de modo que un cambio abrupto entre la sección superior ancha y la sección inferior más estrecha se logra y un cambio entre el modo de calado poco profundo y el modo de elevación requiere un cambio relativamente pequeño en el nivel de calado. La sección transversal en forma de T también resulta en dos modos operacionales claramente definidos, los cuales no son dependientes del nivel de calado, tal como es el caso para un casco el cual por ejemplo, tiene un cambio gradual en ancho cuando va desde la sección inferior hasta la sección superior del buque. Las partes transversales del casco en forma de T por ejemplo pueden ser formadas por extensiones laterales en una dirección longitudinal. El buque de acuerdo con la invención puede tener un ancho en la sección inferior de entre 0.6 y 0.9 veces el ancho de la sección superior, de preferencia entre 0.6 veces y 0.8 veces, de mayor preferencia entre 0.7 y 0.8 veces el ancho de la sección superior. La altura de la sección superior Hu puede estar entre 0.2 y 0.5 veces la altura H0 del nivel de la quilla hasta el nivel de la cubierta, de preferencia entre 0.2 y 0.4 veces la altura Ho, de mayor preferencia entre 0.3 y 0.4 veces la altura Ho . La sección superior del ancho relativamente largo
comprende dos extensiones laterales longitudinales que se extienden desde la ubicación de la grúa en el buque de preferencia entre 0.5 y 0.9 veces la longitud del buque L0, de mayor preferencia entre 0.6 y 0.8 veces, de mayor preferencia entre 0.7 y 0.8 veces la longitud de L0. Un ejemplo de un buque de acuerdo con la invención tiene una longitud general de por ejemplo, 180 m, un ancho de la sección inferior de 36 m, un ancho de la sección superior de 47 m y una altura desde el nivel de la cubierta hasta el nivel de la quilla de 18 m. La grúa puede estar situada cerca de la popa del buque de modo que en el modo de tránsito el brazo se soporta en la cubierta del buque. En una modalidad preferida, el buque, cerca de tener capacidades de elevación, se presenta como un buque de tendido de tubería, una trayectoria de transporte de tubería que se extiende en una dirección longitudinal del buque bajo la grúa. En el modo de calado poco profundo, los segmentos de tubo pueden ser conectados y el tubo puede ser alimentado a lo largo de la línea de disparo hasta el fondo del mar. Cuando el modo de calado poco profundo resulta en movimientos de balanceo reducidos, las operaciones de tendido de tubería pueden ser continuadas bajo altos estados del mar sin la necesidad de abandonar la tubería. En una modalidad, un punto de salida de tubería se sitúa en la popa, la trayectoria de
transporte de tubería en el modo de elevación siendo situada bajo el nivel del agua, y el punto de salida es cerrado por puertas herméticas. La línea de disparo para la tubería se sitúa bajo el nivel de la cubierta, dejando un área libre para cargas voluminosas en la cubierta. Durante las operaciones de elevación, el punto de salida de la tubería se sella, por ejemplo por una puerta hermética doble . En una modalidad de acuerdo con la invención, los tanques de lastre inferiores se sitúan en la sección inferior y los tanques de lastre superiores se sitúan en la sección superior, los tanques de lastre superiores e inferiores siendo llenados y vaciados por el sistema de control de lastre, los tanques de lastre superiores proporcionan un momento antiescoriamiento durante la elevación, mientras los tanques de lastre inferiores se utilizan para el control de calado. Los tanques de lastre separados situados en diferentes niveles permiten una colocación óptima del centro de gravedad y flotación del buque mediante el sistema de control de lastre, se adaptan óptimamente a la operación específica, ya sea en tránsito, tendido de tubería o elevación. Una cubierta doble de preferencia se soporta en la parte superior de los tanques de lastre sustancialmente planos, con la cubierta superior (de trabajo) a una
distancia desde la parte superior de los tanques. Estructuras de refuerzo externas en la parte superior del tanque proporcionan rigidez y estabilidad. Ya que ninguna estructura de soporte tiene que incluirse dentro de los tanques de lastre, el aire no es atrapado en bolsas de aire dentro de los tanques de lastre durante el lastrado, lo cual resulta en que es excluido el movimiento de agua en los tanques por lo cual se logra una estabilidad mejorada. La configuración de doble cubierta también permite soldar en la cubierta superior sin dañar el revestimiento anticorrosión en la parte superior del tanque. En una modalidad, se proporcionan medios de contrapeso en la grúa para colocar el centro de gravedad de la grúa y una carga relativamente pequeña, en un eje vertical de rotación de la grúa. De esta manera, la grúa puede levantar cargas pequeñas, tales como por ejemplo de hasta 100 toneladas, sin escoriamiento, cuando el buque está en el modo de tránsito, mientras tiene una libertad rotacional de 360°.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Algunas modalidades de un buque de elevación y tendido de tubería de calado dual universal de acuerdo con la presente invención se explicarán en detalle con referencia a las figuras anexas. En las figuras:
La Figura 1 muestra una vista lateral de un buque de tendido de tubería y elevación de calado dual de acuerdo con la invención, la Figura 2 y la Figura 3 muestran una vista superior de una cubierta superior y de la cubierta de tendido de tubería respectivamente del buque de la figura 1, la Figura 4 muestra una vista posterior del buque de la figura 1, la Figura 5 muestra una vista inferior en perspectiva de un buque de acuerdo con la invención, la Figura 6 muestra una vista en corte transversal esquemática, y la Figura 7 y la Figura 8 muestran vistas en perspectiva de un buque de acuerdo con la invención en un modo de elevación y un modo de calado poco profundo, respectivamente .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 muestra un buque 1 universal de elevación y tendido de tubería que tiene una grúa 2 en la cubierta y una línea 3 de disparo para tendido de tubería o cable 4 sobre el fondo de mar 5. El brazo 6 de la grúa 2 puede estar en una posición 8 de elevación, en la cual está enderezado o puede estar en la posición 9 de tránsito, en
la cual se extiende generalmente en paralelo a la cubierta 10 del buque. El casco 12 del buque es de una superficie sustancialmente cerrada. Con "superficie cerrada" se pretende que el casco no tenga una estructura columnar que perfore la linea de flotación, sino tenga como linea de flotación un contorno cerrado. El casco 12 tiene una sección 26 inferior relativamente estrecha de altura ?? y una sección 27 superior relativamente ancha de altura Hu. La sección superior ancha se forma por extensiones 25 laterales que se extienden desde un nivel 28 de ensanchamiento hasta el nivel 16 de la cubierta. La altura total del buque 1 entre el nivel 15 de la quilla y el nivel 16 de la cubierta se indica como Ho- En el nivel 15 de la quilla, el buque en la popa
se proporciona con propulsores 17 para la propulsión y con propulsores 18 y 19 para la colocación dinámica y mantenimiento de estación. Cubiertas de protección 18' y 18" se sitúan en los diferentes niveles DI, D2 de calado para el mantenimiento de la distancia en el modo de tránsito y en el modo de elevación. Indicado esquemáticamente se encuentra un sistema 30 de control de calado, que comprende medios de cómputo y un dispositivo de entrada de datos, el cual controla las bombas que suministran agua a los tanques 31, 32 de lastre
superior e inferior, como se indica esquemáticamente por la linea 33 que significa una linea de control eléctrica o electro-óptica. Mediante el sistema 30 de control de calado, los tanques 31, 32 de lastre pueden llenarse selectivamente para obtener un nivel DI de calado poco profundo en el cual la sección 27 superior ancha está por encima del nivel del agua. En nivel DI de calado, la linea 35 de disparo para el tendido de tubos 4 está por encima del nivel del agua. En el tránsito, en el nivel DI de calado, la grúa 2 está en una posición bloqueada en la cual el brazo 6 descansa sobre un soporte 36. En situaciones operacionales del calado DI, la grúa 2 puede estar en uso con el brazo 6 elevado. Los tanques 31, 32 son lastrados de tal manera que un comportamiento de balanceo óptimo durante el tendido de la tubería se obtiene. Los tanques 31 de lastre se extienden a lo largo de toda la longitud de las extensiones 25 laterales. Con el lastre de los tanques 32 mediante el sistema 30 de control de lastre hasta el nivel D2 de calado de elevación, las extensiones 25 laterales de la sección 27 superior ancha se sumergen parcialmente, por ejemplo, sobre una profundidad de 2 m. La línea 35 de disparo ahora se sitúa bajo el nivel del agua, la abertura 45 de salida de popa de la línea de disparo se cierra por una puerta 40 hermética. Ahora el brazo de la grúa 2 puede elevarse, y
puede levantarse las cargas. Compartimientos 31 de lastre dinámico están presentes dentro del casco 12 para formar un contrapeso para la carga y para evitar el escoriamiento , los compartimientos se llenan bajo el control del sistema 30 de control de lastre, dependiendo de la posición angular de la grúa 2. La figura 2 ilustra la cubierta 10 de la grúa, la grúa haciéndose girar ligeramente alrededor de su eje vertical de rotación 41. Los tanques 31, 31' de lastre dinámicos que se extienden en la sección 45 posterior, se llenan o se vacian bajo el control del sistema 30 de control de lastre para evitar el escoriamiento del buque con el levantamiento de una carga. En la figura 3, la linea 35 de disparo para las operaciones de tendido de tubería se muestra, el tubo saliendo del buque 1 en la popa 20 mediante la abertura 45 de salida (sobre una construcción de aguijón la cual no se muestra en el dibujo) . Las extensiones 25, 25' laterales comprenden tanques 31, 31' de lastre y se extienden a lo largo de una longitud Ls de por ejemplo, 134 m, en una longitud total L0 del buque 1 desde la proa 47 hasta la popa 20 de 183 m. Como puede observarse a partir de la figura 4, la grúa 2 comprende una unidad 50 de lastre la cual se utiliza para mantener el centro de gravedad de la grúa y cargas
pequeñas, por ejemplo de hasta 100 tonelada, en el eje 41 de rotación vertical, de modo que una rotación de 360° bajo manejo de cargas pequeñas en cero escoriamiento es posible para el nivel DI de calado poco más profundo. Como se muestra en la figura 4, la abertura 45 de salida está por debajo del nivel del agua en el nivel D2 de calado de elevación, y en ese caso se cierra por una puerta 40 hermética. La altura del nivel H0 de la cubierta por ejemplo, es de 18 metros, la altura Hu de las extensiones 25 laterales en la parte media de por ejemplo de 6 m. La parte inferior de las extensiones laterales se sitúa a una altura Hl de por ejemplo 9 m, y el ancho de extensión lateral s es de por ejemplo 5 m. La figura 5 proporciona una vista general de la forma del casco del buque de la presente invención. Como puede observarse en la figura 6, la cubierta 10 de trabajo principal es soportada a una distancia de la parte superior 50 plana de los tanques 31, mediante vigas 51. En el espacio entre la cubierta 10 y la parte superior 50' de los tanques, los cuales pueden tener una altura de por ejemplo 2.1 m, se sitúan tubos 52, 53 de ventilación de aire. Puesto que las vigas 51 son externas de los tanques 51 de lastre, proporcionan un refuerzo para los tanques sin provocar captura de aire en la parte superior de los tanques, cuya captura de aire puede llevar a
inestabilidades. Además, es posible soldar en la cubierta superior (de trabajo) sin dañar el revestimiento anticorrosivo de la parte superior de los tanques. La sección 26 inferior puede observarse que tiene un ancho Wi de por ejemplo 35 m, mientras la sección 27 superior tiene un ancho Wi de 46 m, cada extensión lateral 25, 25 teniendo un ancho Ws de 5.5 m Finalmente, las figuras 7 y 8 muestran esquemáticamente el buque 1 en un modo de tránsito, en el nivel DI de calado poco profundo, y en el modo de elevación, en el nivel D2 de calado profundo. Se debe observar que aunque los ejemplos se refieren a la operación del modo de calado poco profundo como tendido de tubería, otras operaciones pueden visualizarse tal como preparación de elevación, construcción general y servicios de acomodo.