MX2011002875A - Metodo y aparato para instalaciones submarinas. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan un método y aparato para bajar y/o subir una carga o estructura a o de un lecho de un cuerpo de agua. El aparato comprende un aparato de flotación configurado para acoplarse a una carga y que tiene suficiente flotación positiva para elevar la carga. Se proporciona al menos un receptáculo en el aparato para recibir un peso de control bajado desde una embarcación para subir o bajar el montaje. El método de bajar incluye formar un montaje de un aparato de flotación y una carga y sumergir el montaje a una posición en una primer altura sobre el lecho. En una modalidad preferida, el montaje se sumerge por un sistema de remolque con peso agrupado. Un peso de control se despliega desde una embarcación al montaje para superar la flotación positiva del montaje y de esta manera, bajar la carga desde la primera altura al lecho. El método de elevación invierte las etapas del método para bajar.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA INSTALACIONES SUBMARINAS La presente invención se refiere a métodos y aparatos para utilizar en la instalación de estructuras o cargas en el lecho de un cuerpo de agua. Aspectos de la invención se refieren a un método y aparato para bajar una carga al lecho de un cuerpo de agua. Otros aspectos de la invención se refieren a un método para recuperar una carga del lecho de un cuerpo de agua. ' ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las industrias de exploración y producción de petróleo y gas en altamar o la industria de energía renovable marina requieren infraestructuras subacuática e instalaciones para soportar las operaciones en altamar, incluyendo por ejemplo múltiples,· árboles, arcos elevadores, cimentaciones en el lecho marino y tuberías. Un ejemplo de un ítem de infraestructura es un múltiple submarino que proporciona una inferíase entre tuberías y pozos en el lecho marino. Un múltiple puede diseñarse para manejar el flujo de los hidrocarburos producidos de múltiples pozos y dirigir el flujo a varias líneas de flujo de producción. Un múltiple típico comprenderá caudalímetros o medidores de caudal, sistemas de control y componentes eléctricos e hidráulicos. El múltiple soporta y protege ' los tubos y sistema de válvulas, y también proporciona una plataforma de soporte para operaciones de vehículo de operación remota (ROV = Remotely Operated Vehicle) . Múltiples y otros ítems de infraestructura tienen peso y tamaño significantes que introducen complicaciones al proceso de instalación.

Múltiples y otros ítems :de infraestructura submarina se fabrican en tierra y transportan a un sitio de instalación por una embarcación marina. Un método de instalación convencional involucra transporte de la carga en la plataforma de una embarcación hasta que está en la proximidad del sitio de instalación. La carga se levanta entonces de la plataforma de la embarcación por una grúa y baja al cuerpo de agua hasta que se suspende. La carga entonces se maniobrará a su sitio- deseado por una embarcación marina, antes de que la carga aterrice o asiente en el lecho de mar en su posición de diseño. Éste método de instalación tiene una cantidad de desventajas. Por ejemplo, el peso y tamaño de la carga se limitan de manera inherente por la capacidad y alcance de la grúa.; Además, cuando se requiere instalación en aguas profundas, el peso del alambre de la grúa contribuye significativamente a la carga en la grúa, lo que reduce la capacidad efectiva de la grúa. Aunque los efectos del peso del alambre de la grúa pueden eliminarse al utilizar alambres de grúa de peso neutro, éstos tienen la desventaja de que contribuyen a la complejidad de la operación y pueden contribuir a la duración del proceso de instalación. Durante el proceso de izado, cargas dinámicas e hidrodinámicas en la embarcación pueden ser significantes, lo que también requiere una reducción en la capacidad efectiva de la grúa.

Este tipo de método de instalación también expone al aparato que se levanta, al impacto de las olas a medida que la carga pasa a través de la zona de impacto y la superficie del agua. Muchos ítems :de infraestructura subacuática comprenden equipo sensible que puede estar expuesto- a riesgo de daño por la acción de las olas. Además, : las limitaciones de la intemperie pueden ser impuestas para evitar exposición de la carga a grandes fuerzas de aceleración o desaceleración durante el izado o asentamiento en el lecho marino o la: plataforma de una embarcación, lo que puede provocar daño al equipo. Para resolver · esto, se proporcionan muchas grúas con sistemas de compensación de izado activo, que permitirán el asentamiento suave de las cargas, pero estos sistemas de compensación de izado activo pueden ser deficientes cuando se utilizan en operaciones de aguas profundas.

Una embarcación de izado pesado (HLV = Heavy Lift Vessel) puede emplearse para superar algunas de las dificultades descritas anteriormente para instalar cargas grandes y/o pesadas. Sin embargo, un HLV requiere bloques de grúas con múltiples poleas, con lentas velocidades de izado y descenso. Las cargas se izan o bajan muy lentamente, lo que aumenta el tiempo durante el cual el equipo está expuesto a riesgo de daño en o cerca de la superficie del agua.

Los problemas descritos . anteriormente son afectados por el estado del mar, con condiciones ambientales adversas que reducen adicionalmente la capacidad de la grúa y el tiempo en el que la embarcación marina es capaz de trabajar. El creciente estado del mar también aumenta el riesgo de daño a la carga. La falla del sistema elevador potencialmente es catastrófica para la carga y puede poner en riesgo la embarcación marina y/o a su tripulación.

Para aliviar las desventajas del método de instalación descrito, se han diseñado sistemas de remolque suspendido. En un sistema de suspensión directa, la carga se eleva: y baja al cuerpo de agua y suspende directamente por debajo del recipiente de transporte. El sistema de suspensión se proporciona con medios para resistir toda la carga hidrodinámica asociada con la. embarcación y el movimiento de las olas. Un sistema de;. suspensión directa tiene muchas de las limitaciones del transporte de superficie convencional descritas anteriormente, pero tiene la ventaja de que izado y bajado al aire a través de. la superficie del agua, pueden realizarse cerca de la playa en aguas protegidas. Esto reduce las cargas dinámicas y por lo tanto puede realizarse con reducida capacidad de la grúa. Además, el punto del cual se suspende la carga, usualmente está cercano a la medianía del buque o embarcación, y por lo tanto está sujeto a menores dinámicas debido a cabeceo y balanceo de la embarcación. Sin embargo, la operación permanece altamente sensible a la intemperie, debido a la suspensión de la carga directamente por debajo de la embarcación a través de la fase de transporte. El proceso también tiene la desventaja de que se requiere adicional operación de suspensión de elevado cerca de la orilla.

: Un método de suspensión W es una alternativa a los métodos convencionales de instalación y suspensión directa descritos anteriormente. Un método de suspensión proporciona tanques de flotación en la carga, de manera tal que es de flotación ligeramente positiva. La carga se conecta adelante y atrás a embarcaciones de remolque por líneas de remolque, y es lanzada al remolcar la carga en la superficie hasta que haya suficiente calado. Pesos agrupados se agregan a los cables o alambres de remolque para provocar que la estructura se sumerja por debajo de la superficie. La profundidad de la estructura por debajo de la superficie se controla por la longitud y tensión de las lineas de remolque. La carga después se remolca a la proximidad del sitio de instalación y las lineas de remolque pueden ser desembobinadas hasta que los pesos agrupados reposan en el lecho marino. Asentamiento final de la carga se logra al inundar los tanques de flotación para superar la flotación positiva.

El método de suspensión tiene la ventaja de que se evita la necesidad por una embarcación con grúa, y la transición a través de la superficie del agua puede realizarse cerca de la playa en aguas protegidas. Debido a que la estructura se remolca en una posición sumergida, la fase de transporte es menos sensible a la intemperie. Además, la carga hidrodinámica en la estructura se reduce debido al acoplamiento de la estructura con las embarcaciones mediante lineas de remolque con peso agrupado. GB 1576957 se refiere a un sistema de suspensión W para : sumergir y elevar un objeto flotante por el despliegue de cadenas de peso agrupado de embarcaciones. Las cadenas se fijan a las esquinas : de la carga y se conectan a guias en embarcaciones.

Sin embargo, el método de suspensión W tiene la desventaja de que requiere tanques de flotación, que deben ser integrales con la carga o acoplados temporalmente a la misma. Cuando se proporcionan tanques de flotación integral, la estructura se vuelve cada vez más grande y más pesada. Cuando se proporcionan tanques de flotación temporal, requerirán ser recuperados subsecuentes a la operación. Los tanques de flotación se someten a carga hidrostática , lo que limita la profundidad a la cual puede emplearse el método. La posición lateral de la estructura durante abatimiento o descenso final puede ser difícil de controlar por los pesos agrupados, particularmente en áreas con fuertes corrientes. La posición de dos embarcaciones remolque requiere ser controlada cuidadosamente. Finalmente, en el sistema de suspensión , la falla de los tanques de flotación es catastrófica para la carga.

WO 06/125791 describe un sistema de instalación que utiliza un recipiente de instalación sumergido de flotación positiva. Una cadena catenaria en forma de J controla la flotación y profundidad de la embarcación de instalación en una forma similar a un sistema de suspensión . La carga se baja al lecho marino al desembobinar una línea de un sistema de montacargas en la embarcación. El requerimiento de un montacargas es una- desventaja, ya que contribuye al peso y complejidad de la embarcación. El sistema también se basa en tanques de flotación. La falla del sistema de montacargas o los tanques de flotación es catastrófica para la operación.

La patente US 2003/221602 describe un sistema de instalación alterno, que se basa en parte en el sistema de suspensión W descrito anteriormente. Una cadena de peso agrupado se utiliza para ajustar la posición vertical de una carga que se suspende por tanques de flotación. La carga se suspende a una profundidad por debajo de las boyas que es mayor que la distancia entre la 'boya y el centro del peso agrupado. Esto permite bajar el. peso agrupado al lecho marino para asegurar asentamiento de la carga. Este sistema tiene la desventaja de que la longitud entre la flotación y el fondo de la carga debe exceder el peso agrupado si la carga se va a asentar. Esto también significá que no hay disposición para estacionar el sistema; la carga debe bajarse al lecho marino si se va a interrumpir la operación. La Patente dé los E.U.A. Número 5190107 describe un sistema similar, que incluye el suministrar anclado al sistema al lecho marino utilizando un peso agrupado separado.

Un sistema alterno adicional para bajar grandes estructuras en el lecho marino, se describe en la Patente de los E.U.A. Número 4828430. La carga se sube desde la embarcación por una grúa y baja a través de la superficie del agua. La carga tiene un tanque de flotación integral que proporciona una pequeña flotación positiva. La carga se baja de la superficie y al lecho marino al superar la flotación utilizando un peso o lastre abatido desde la grúa a la carga. Sin embargo, el montaje de la patente de los E.U.A. Número 4828430 se basa en un tanque de flotación integral en la carga, que contribuye al tamaño y peso. El método de instalación también requiere una grúa para la fase de izado inicial de la plataforma de la embarcación al cuerpo del agua, y está sujeto a las limitaciones del método de transporte superficial convencional descrito anteriormente.

Un objetivo de la invención es proporcionar un método y aparato que superan o alivian al menos una desventaja de cada uno de los sistemas anteriormente descritos .

Objetivos y objetos adicionales de la invención serán apárentes de la lectura de la siguiente descripción.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para abatir o bajar una carga a un lecho de un cuerpo de agua, el método comprende: Formar un montaje de un aparato de flotación y una carga, en donde el aparato de flotación hace al montaje de flotación positiva; : Sumergir el montaje a una posición a una primera altura sobre el leche- Desplegar un peso de control desde una embarcación al montaje, para superar la flotación positiva del montaje y de esta manera bajar la carga desde la primera altura al lecho.

El método puede comprender sumergir el montaje a la primera altura sobre el lecho utilizando una linea con peso agrupado, que puede ser por despliegue controlado de la linea con peso agrupado desde una embarcación en superficie, por ejemplo un remolque. El método puede comprender estacionar el montaje a la primera altura sobre el lecho marino, de manera tal que el montaje pueda permanecer en forma segura si se interrumpe la operación. Subsecuentemente, el peso de control que de preferencia está en la forma de una cadena de control, puede acoplarse al montaje en la primera altura sobre el lecho.

En este contexto, acoplamiento o acoplado significan una interacción física entre dos componentes, pero no necesariamente implica un acoplamiento o conexión positiva física. En las modalidades descritas, el acoplamiento se logra por ubicación de: un peso de control en un receptáculo. El receptáculo : en este contexto significa una formación que es capaz de' recibir y/o retener al menos una porción de un peso de control en una forma que permita interactuar el peso de control y al aparato. Se entenderá que la cadena encapsula a un. sistema de objetos articulados tales como pesos articulados.

El método puede comprender soportar una primera porción de la cadena de control en una superficie inferior del receptáculo, y puede comprender suspender una segunda porción de la cadena de control sobre la primera porción dentro del receptáculo. Una tercera porción de la cadena de control puede suspenderse entre el recipiente de control y una abertura al receptáculo.

El método además puede comprender lastrar el montaje con un lastre, que puede corresponder al peso de la carga útil del montaje, antes de desprender la carga. El peso de control puede recuperarse del aparato de flotación para elevar o izar el aparato del lecho.- ' El peso de lastre puede comprender uno o más pesos discretos, o en forma alterna puede comprender un fluido o fango tomado por el montaje.

El método del primer aspecto y sus modalidades, o ciertas etapas selectas del mismo, pueden invertirse. Un segundo aspecto de la invención por lo. tanto se refiere a un método para elevar una carga desde un lecho de un cuerpo de agua, el método comprende: Proporcionar un montaje en un lecho formado por un aparato de flotación y la carga, en donde el aparato de flotación tiene flotación suficiente- para levantar la carga; Retener el montaje en el lecho utilizando un peso de control; Utilizar un recipiente para recuperar el peso de control del montaje para hacer al montaje positivamente flotante, de esta manera elevando el montaje desde el lecho .

Los métodos pueden comprender agregar o retirar un peso de lastre del montaje. Por ejemplo, el lastre puede agregarse con un peso equivalente al de la carga, de manera tal que el aparato sin la carga (es decir después de liberar o antes de formar un montaje) tiene una flotación positiva suficiente para elevar el aparato y el lastre. El lastre en forma alterna puede retirarse o desacoplarse del montaje del aparato y la carga de manera tal que el montaje se regresa a una flotación positiva suficiente para levantar la carga. 1 El método puede comprender desacoplar un peso de lastre del montaje subsecuente a formar el montaje.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se proporciona un aparato para reducir o elevar una carga a o de un lecho de un cuerpo de agua, el aparato comprende: un aparato de flotación configurado para acoplarse a una carga, el aparato de flotación tiene flotación positiva suficiente para levantar la carga;- y al menos un receptáculo para recibir un peso de control abatido desde un recipiente para bajar o subir el montaje.

El aparato puede comprender¦ una linea de peso agrupado. El peso de control puede ser una cadena de control, y el receptáculo puede comprender una superficie inferior para soportar una primera porción de la cadena de control. De preferencia,, el receptáculo se configura para suspensión de una segunda porción de la cadena de control sobre la primera porción dentro del receptáculo. Esto facilita control lateral del aparato en un estado sumergido. El receptáculo puede comprender una torre alargada orientada substancialmente vertical en el aparato de flotación.

El aparato puede comprender una cámara de lastre para retener un peso de lastre en el aparato, que. puede ser una caja de cadenas para recibir un peso de lastre de una embarcación en superficie. En forma alterna, el aparato puede ser configurado para tomar y/o liberar lastre del lecho marino, o para recibir lastre bombeado de y/o a la superficie o inundado de o descargado al cuerpo de agua.

De preferencia, el aparato comprende flotación sólida, que puede estar en la forma de una pluralidad de módulos de flotación sólida. De preferencia, la flotación sólida es suficiente para hacer al aparato y a una carga, marginalmente flotantes. Modalidades alternas pueden incluir tanques de flotación.

; De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención, se proporciona un montaje empleado en un método de instalación o despliegue en un cuerpo de agua, el montaje comprende una carga a transportarse a o de un lecho del cuerpo de agua y un aparato de flotación acoplado a la carga, el aparato de flotación hace al montaje de flotación positiva; y al menos un receptáculo para recibir un peso de control abatido de un recipiente para subir o bajar el montaje.

El aparato de flotación del cuarto aspecto de la invención puede comprender el aparato del tercer aspecto de la invención o sus modalidades.

De acuerdo con un quinto aspecto de la invención, se proporciona un sistema de instalación que comprende el montaje del cuarto aspecto de la invención y un recipiente de control para desplegar un peso de control al montaje.

El peso de control puede comprender una cadena de control y puede ser operable para acoplarse al montaje. El sistema de instalación además puede comprender una embarcación de remolque para el montaje y un peso agrupado de remolque.

En un sexto aspecto de la invención, la carga puede estar en la forma de una estructura con flotación integral, en cuyo caso la invención se extiende a un método para bajar una estructura a un lecho de un cuerpo de agua, el método comprende: Sumergir una estructura a una posición a una primera altura sobre el lecho, la estructura comprende un aparato de flotación que da a la estructura flotación positiva; Desplegar un peso de control de una embarcación a la estructura para superar la flotación positiva de la estructura y de esta manera abatir la estructura desde la primera altura al lecho.

Cuando la flotación es integral con la estructura, un séptimo aspecto de la invención se extiende a un método para elevar la estructura de un lecho de un cuerpo de agua, el método comprende: Proporcionar una estructura en el lecho, la estructura comprende la carga, un aparato de flotación con flotación positiva, suficiente para levantar la carga, y un peso de control suficiente para mantener la estructura en el lecho; Utilizar una embarcación para recuperar el peso de control de la estructura para hacer a la estructura de flotación positiva, de esta manera elevando la estructura a una primera altura sobre el lecho.

El método puede incluir la etapa de deslastrado de la estructura para hacerla de flotación positiva.

Aspectos preferidos y opcionales del ¦ sexto o séptimo : aspectos de la invención pueden comprender características del primer o segundo aspectos de la invención o sus modalidades preferidas.

De acuerdo con un octavo aspecto de la invención se proporciona un receptáculo para recibir una cadena de control para uso en un método para subir o bajar una carga en un cuerpo de agua, el receptáculo comprende: un volumen interno para recibir y retener una porción de una cadena de control; · una abertura al receptáculo configurada para paso de la cadena de control dentro o dél receptáculo; una superficie inferior para soportar al menos una primera porción de la cadena de control en uso; en donde la abertura se separa espacialmente de la superficie inferior para permitir que una segunda porción de la cadena de control se suspenda en el receptáculo entre la primera porción y la abertura.

De preferencia, el receptáculo se configura para resistir, la eliminación de la cadena de control del receptáculo. El receptáculo puede comprender una porción de cuello restringida. El receptáculo puede conformarse para promover fricción entre una superficie interior del receptáculo y una cadena de control dentro del receptáculo.

: El receptáculo puede configurarse para colocar en un aparato submarino, que puede ser el aparato del tercer aspecto de la invención o una estructura o carga a subir o bajar a'- o del lecho marino. Aspectos preferidos y opcionales del octavo aspecto de la invención pueden comprender características del tercer aspecto de la invención o sus modalidades preferidas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ahora se describirán, a manera de ejemplo solamente, diversas modalidades de ' la invención con referencia a los dibujos, de los cuales: Las Figuras 1A, IB, 1C y ID son vistas respectivamente lateral, de extremo delantero, en planta y perspectiva de un aparato de acuerdo con una primer modalidad de la invención; ; La Figura 2A es una vista esquemática que muestra el aparato de la Figura 1 como parte de un sistema de instalación de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 2B es una vista en- perspectiva de una parte del sistema de instalación de la Figura 2A de acuerdo con una modalidad de la invención; '· Las Figuras 3?, 3B y 3C son vistas laterales esquemáticas de torres de cadena de control que forman una parte dél aparato de la Figura 1 de acuerdo con una modalidad de la invención; ' La Figura 4 es una vista lateral esquemática del aparato en una configuración de remolque superficial de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 5 es una vista lateral esquemática de un aparato combinado con montaje de carga en una configuración de remolque de superficie de acuerdo con una modalidad de la invención; Las Figuras 6A, 6B y 6C son vistas laterales esquemáticas de un sistema de remolque sumergido en diferentes etapas de una operación de remolque de acuerdo con una modalidad de la invención; La Figura 7 es una vista esquemática que muestra etapas secuencialmente diferentes de una operación de remolque sumergido y estacionamiento de acuerdo con una modalidad de la invención; Las Figuras 8A y 8B muestran etapas de una operación de instalación utilizando una embarcación de control de acuerdo con una modalidad de la invención; Las Figuras 9A, 9B y 9C son vistas laterales esquemáticas de diferentes etapas de una operación de reubicación y desembarque de carga de acuerdo con una modalidad de la invención; ; Las Figuras 10A, 10B, 10C, 10D y 10E son vistas laterales esquemáticas de una operación de instalación de carga de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Primero con referencia a las .Figuras 1A a ID, se ilustra un aparato 10 utilizado en' una operación de instalación para subir o bajar una carga o estructura a o del lecho de un cuerpo de agua. En los' ejemplos descritos, la invención se aplica a un ambiente marino en el que la carga se baja y/o se iza del lecho marino. Se apreciará que la invención también tiene aplicación a ambientes de agua dulce.

El aparato 10 comprende dos pontones o cascos 12 y 14, que son de tamaño y forma adecuados para proporcionar suficiente flotación para transporte del aparato con calado poco profundo. Los cascos 12, 14 se articulan en conjunto por un miembro puente transversal delantero 16 y un miembro puente transversal trasero 18, que mantienen los cascos en una relación espacial fija y proporcionan una estructura de soporte de carga para una carga (no mostrada) . Un espacio 20 se define entre los cascos. El espaciamiento entre los cascos 12, 14 se elige para alojar una- carga o estructura para izar o bajar del lecho marino. Cargas o estructuras típicas incluyen múltiplex, árboles, arcos elevadores, cimentaciones de lecho marino y otros ítems de infraestructura submarina.

: Cada casco 12, 14 permite inundación completa durante transporte sumergido, para evitar colapso de la estructura de casco. Los cascos se dividen en compartimientos de tanque para permitir control de la escora y' orientación del aparato 10 durante transporte de superficie. Cada compartimiento del casco se adapta con válvulas de retención de seguridad para proporcionar una adicional salvaguarda contra daño estructural.

La parte superior de cada casco 12, 14 comprende un bastidor 22 que define un volumen en el que módulos de flotación sólidos (no mostrados) se ubican. Módulos de flotación sólidos convenientes se conocen en la técnica, e incluyen por ejemplo espuma sintáctica. De preferencia, los módulos de flotación sólida tendrán una fuerza de compresión elevada que les permite retener su estructura bajo altas fuerzas hidrostáticas experimentadas a profundidades significantes. Múltiples módulos de flotación sólidos se ubican dentro del bastidor 22 y combinan para crear un gran volumen de flotación. Módulos de flotación individuales pueden ser reparados y/o reemplazados si se dañan durante las operaciones. La flotación que se proporciona por los módulos de flotación es suficiente para hacer a un montaje consiste de todo el aparato 10, completo con carga y con. compartimientos de casco, totalmente inundado marginalmente flotante. Además, la flotación es suficiente para hacer a este montaje neutralmente flotante cuando se acopla una cantidad predeterminada de cadena de remolque al montaje (como se describirá con mayor detalle a continuación) . El bastidor 22 retiene los módulos de flotación dentro de la parte superior de cada casco. El bastidor 22 tiene múltiples aberturas (no mostrado) que permiten al volumen interno definido por el bastidor, ser inundado .cuando se sumerge y drena durante salida a la superficie. El proporcionar múltiples aberturas también tiene la ventaja de que el volumen de acero empleado en el aparato se reduce, lo que disminuye el peso total. El tamaño de los cascos y la ubicación de la flotación sólida, asegurará que el meta centro o centro de flotación esté sobre el centro de gravedad del aparato con o sin la carga.

Los bastidores 22 se proporcionan con castillos 24, formados integralmente con los bastidores 22. Un castillo 24 se ubica en cada extremo opuesto de cada casco (es decir, a proa y popa de cada casco) . Los castillos se llenan con módulos de flotación sólidos y proporcionan flotación excedente antes de que se sumerja el aparato. Los castillos proporcionan una pequeña área plana de agua en cada esquina y permiten orientación fina de la flotación. Una plataforma de trabajo 26 se ubica en el extremo de proa del aparato, y se extiende a través del espacio entre los cascos 12 y 14. La plataforma de trabajo 26 permite al personal atender la embarcación cuando flota sobre la linea de flotación o nivel de agua. La plataforma de trabajo 26 comprende un múltiple de lastre para los compartimientos de casco y los castillos y acceso de válvula para personal que atiende a la plataforma de trabajo.

Los extremos de proa y popa de cada casco 12, 14 se proporcionan con cajas de cadenas 28 verticales desde la linea base del casco. Cada caja de cadenas 28 está abierta a una dirección hacia arriba del aparato 10 y de inundación libre por debajo. Una función de las cajas de cadenas 28 es permitir la orientación del aparato 10 acomodando tramos de cadenas de lastre (no mostrado) . El volumen combinado de las cajas de cadenas 28 es suficiente para permitir que suficientes cadenas superen la flotación excedente del aparato. En esta modalidad, las cajas de cadenas 28 tienen suficiente volumen combinado para permitir suficientes cadenas para compensar o exceder el peso de la carga más pesada qüe pueden subirse o bajarse utilizando el aparato 10. La ; huella de cada caja de cadenas 28 es tan grande como sea '¦ práctico, de manera tal que las cadenas de lastre se apoya lo más bajo posible en la caja. Esto asegura que el centro de gravedad permanezca bajo y mejore la estabilidad del aparato. Cadá caja de cadenas para orientación puede estar sub-dividida -de manera tal que unidades de cadenas puedan recuperarse y agregarse fácilmente según se requiera para la operación.

Cada casco 12, 14 se proporciona en sus extremos de proa y popa con un soporte de remolque 29 para permitir la conexión de una brida de remolque. La brida de remolque se conecta a un remolque mediante un gancho de remolque como se describe a continuación.

El aparato también comprende receptáculos en la forma de torres de cadena de control 30, la función de las cuales puede comprenderse con referencia a las Figuras 2? y 2B. La Figura 2A es una vista lateral esquemática de un sistema de instalación submarina 100. La Figura 2B muestra los componentes sumergidos del sistema 100 en vista en perspectiva. El sistema 100 comprende un montaje que consiste del aparato 10 y una carga 40, : un remolcador 50, y un recipiente de control 60. La carga 40 se suspende del aparato mediante una interfase (no mostrada) . El remolcador 50 se acopla al aparato 10 mediante un . sistema de remolque que comprende la brida de remolque : 52, un gancho de remolque 54 y un cable de remolque 56. Un peso agrupado, que en esta modalidad se forma de un peso agrupado de cadena de remolque 58, se conecta entre la linea de remolque y el gancho de remolque. El peso agrupado de la cadena dé remolque 58 funciona para permitir el remolque sumergido del aparato 10 y proporcionar un medio para anclar el aparato 10 en el lecho marino como se describirá a continuación. El peso agrupado de cadena 58 puede ser de cualquier tamaño o longitud convenientes, y ß?· este ejemplo es una cadena agrupada. El peso de la' cadena agrupada 58 es suficientemente pesado para neutralizar el excedente de flotación del aparato y comprende peso en exceso para proporcionar resistencia a corrientes que actúan en el aparato 10 cuando se anclan en el lecho marino.

La embarcación de control 60 comprende medios para desplegar un peso de control desde la embarcación 60 al aparato 10. En esta modalidad, el peso de control consiste de tres cadenas de control con lastres 62 que se bajan desde la embarcación de control utilizando una grúa 64 o montacargas. Cada cadena de control 62 se configura para se 'recibida en las torres de cadena de control 30 del aparato 10.

Las torres de cadena de control puede comprenderse con referencia a las Figuras 3A a 3C. Las torres de cadena de control 30 se construyen hacia arriba desde la; linea base de los cascos 12,¦ 14, y se extienden más allá de la altura vertical del bastidor 22. Cada torre de cadena de control comprende una caja de cadenas de libre inundación completa 31. La caja de cadenas tiene un volumen interno conformado para alojar la cadena 62, una base 32 que define una superficie inferior para el soporte de al menos una porción de la cadena 62, :y una abertura 33 abierta a una dirección hacia arriba del aparato 10. La abertura : 33 a la torre de la cadena de control 30 define una porción de cuello restringido 34 de la torre 30. Un extremo acampanado 35 define un túnel que aumenta el área objetivo para una cadena 62 bajada desde la embarcación 60.

En esta modalidad, tres torres de cadena de control 30 se proporcionan, con una situada en cada uno de los extremos de proa y popa del casco 12, y uno ubicado sustancialmente equidistante de los extremos de proa y popa del casco 14. Las tres torres de cadena de control se ubican en el aparato separadas la más alejada distancia posible. En esta modalidad, las torres de cadena de control se ubican en la forma de un triángulo equilátero, aunque pueden emplearse otras configuraciones. La suma de los volúmenes de las torres de cadena de control 30 es suficiente para alojar suficiente cadena para compensar la flotación en exceso del aparato 10 y la carga 40.

La forma interna de la torre de cadena 30 se configura de manera tal que resiste remoción de la cadena desde la torre de cadena. En otras palabras, la resistencia a remoción de la cadena de la torre es mayor que la resistencia a bajar la cadena de control dentro de la torre de la cadena bajo su propio peso. En la modalidad descrita, esto se logra al conformar la : torre de cadena con una restricción en su cuello, lo que crea una fuerza de fricción incrementada entre la torre de cadena y la cadena para resistir separación de los dos componentes.

En uso, la cadena de control 62 se despliega de la embarcación 60, y se recibe en la torre de cadena de control 30. En la condición mostrada en la Figura 3A, la cadena 62 hace contacto con la base 32 y despliegue continuo lleva a una porción 36 de la cadena 62 que reposa en la base, como se muestra en la Figura 3B. Una segunda porción 37 de la cadena 62 no se apoya en la base 32 de la torre de cadena de control, se suspende dentro de la torre de control. Este peso se sostiene desde la embarcación marina, y de esta manera es relevante al acoplamiento del aparato 10 con el recipiente marino. La porción 37 de la cadena ayuda a resistir fuerzas laterales en el aparato 10 debido a corrientes. Una fuerza lateral en el aparato 10 tiende a mover el aparato con respecto a la cadena 62 y el recipiente de control 60, como se muestra en la Figura 3C. Sin embargo, la fuerza lateral debe superar la resistencia debido al peso de la porción suspendida 37 en la torre de cadena 30: para mover el aparato con respecto al recipiente de control y las cadenas de control, la. fuerza lateral debe superar l contacto friccional entre la cadena de control 62 y la superficie interior de la torre de cadena de control 30 y ser suficiente para levantar cadena adicional 62 de la caja de cadenas en la base de la torre de cadena de control. Una tercer porción 38 de la cadena se suspende sobre la torre, el peso de la cual también se sostiene por la embarcación de control 60. Esta porción 38 de la cadena contribuye al control lateral de la embarcación, al proporcionar el efecto de un peso agregado catenario acoplado entre la abertura de ,1a torre de cadena 30 y la embarcación de control 60. La torre de cadena de control por lo tanto proporciona resistencia a fuerzas laterales debido a corriente y ayuda a retener la posición del aparato por debajo de la embarcación de control 60.

Al proporcionar múltiples torres de cadena de control 30, se proporciona una mayor résistencia a fuerzas laterales. Además, las torres de cadena de control espacialmente separadas proporcionan .' la facilidad para ajustar la orientación del aparato. Resistencia contra el movimiento rotacional también se proporciona. La estabilidad del aparato 10 se mejora al separar las torres de cadena de control 30 sobre un área lo más amplia posible. ¦ • Las cadenas de control 62 pueden ser de cualquier tamaño y longitud que se requiera para la operación. Tamaños y longitudes diferentes de cadena de control pueden emplearse en diferentes operaciones, 'dependiendo de las condiciones ambientales, profundidad de trabajo, y corrientes esperadas. El peso unitario (peso por metro) de las cadenas se elige para asegurar que el periodo natural del sistema sea significativamente diferente de los periodos de las olas predominantes. Esto asegura que la respuesta dinámica del aparato y la carga sea significativamente menor que la de . la embarcación de control .

El aparato ahora se describirá en diversos modos de operación.

La Figura 4 muestra el aparato 10 conectado a un remolcador 50 en una configuración de remolque superficial en el agua 70. Los cascos 12, 14. son completamente deslastrados y no se proporcionan cadenas de orientación o carga en el aparato 10. Cuando la carga es de tamaño y peso convenientes, puede cargarse en el- aparato 10 desde la parte de arriba a través del espacio- 20. Una interfase mecánica (no mostrada) se emplea para conectar la carga al aparato. Este procedimiento de carga inicial puede realizarse por una embarcación de grúa auxiliar cerca de la playa en aguas protegidas o por una instalación de grúa en tierra. La carga también puede realizarse en un muelle seco fijo o flotante. En la configuración mostrada en la Figura 4, el aparato 10 puede transportarse en la superficie 72 a manera de una barcaza convencional. - : Cuando la carga no es adecuada para carga por la parte superior del aparato 10, puede colocarse en el lecho marino, por ejemplo en aguas protegidas cerca de la playa. El aparato 10 después se maniobra sobre la carga, que se conecta al aparato 10 mediante la interfase. Para ayudar con esta operación, los tanques del aparato 10 pueden ser lastrados completa o parcialmente a fin de colocar el aparato 10 en el intervalo para conectar la carga al aparato mediante la interfase.

Aunque en la Figura 4, el aparato 10 se muestra sin una carga, puede igualmente transportarse en o cerca de la superficie del agua con calado poco profundo con la carga 40 conectada. El calado del aparato 10 se controla de manera predominante por la inundación de los tanques en vez de por el peso de la carga.

La Figura 5 muestra- el aparato 10 con la carga 40. El aparato se muestra totalmente inundado con sólo las partes más superiores del aparato sobre la superficie 72 del agua: 70. Éstos son los castillos de proa y popa 24 con la flotación sobrante predeterminada, las partes superiores de las torres de cadena de control 30 y la plataforma de trabajo 26. El calado se determina en todos los cuatro castillos 24 del aparato 10, para confirmar la orientación apropiada y escora del aparato. La orientación puede ajustarse por la cadena de lastre en las cajas de cadenas 28. El aparato se configura para tener una ligera orientación de popa para compensar la distribución de peso cuando se agrega la cadena de remolque agrupada 58. En este momento, el peso agrupado de la cadena de remolque 58 se elige para asegurar que el aparato puede bajarse lastrado por el peso agrupado 58, y que : hay suficiente peso sobrante en la cadena agrupada para anclar el aparato 10 en el lecho marino contra corrientes laterales.

La Figura 6A muestra el aparato 10 en una condición de remolque parcialmente sumergida. La cadena de remolque agrupada 58 se ha desplegado y conecta el gancho de remolque 54 con la linea de remolque 56. Una parte del peso de la cadena agrupada de remolque 58 se transporta por el aparato 10, y crea una ligera condición de orientación hacia adelante al aparato. La posición y efecto de la cadena agrupada de remolque 58 en el aparato dependen de la longitud y la tensión en la linea de remolque. Conforme la linea de remolque 56 se desembobina por el remolque, el aparato y el montaje de carga se sumergen más profundo en el cuerpo de agua, como se ilustra en la Figura 6B. La Figura 6C muestra la linea de remolque' 56 desembobinada a una distancia significante, con una velocidad de remolque que mantiene tensión en el sistema de remolque para ubicar el aparato a una profundidad apropiada. ¦ La Figura 7 muestra ,1a posición del aparato 10 y la linea de remolque 56 con diferentes parámetros de remolque: Las lineas 74a a 74d muestran la posición del aparato en relación al remolque, con una longitud constante de la linea de remolque, pero con una tensión secuencialmente decreciente en la linea. Como se disminuye la tensión de la linea, el aparato se mueve lateralmente más cerca a la posición del remolque en la superficie y aumenta en profundidad en el agua. Las lineas 76a y 76b muestran el sistema con la linea de remolque desembobinada aún más, hasta que el peso agrupado 58 y una porción de la línea de remolque se apoyan en el lecho marino 78.

El método de remolque sumergido permite que el aparato sea remolcado sin ser sometido a condiciones adversas en la superficie 72. La velocidad y duración del remolque del cable de remolque 56 pueden ajustarse para subir o bajar el aparato 10, de acuerdo con las condiciones de la intemperie. Por ejemplo, la velocidad de remolque puede reducirse para bajar el aparato 10 y reducir cargas de impacto o repentinas aplicadas al sistema de remolque por el remolcador 50. La cadena agrupada de remolque 58 tiene el efecto de. amortiguar significativamente las cargas de impacto, para reducir su impacto en el aparato 10. El aparato 10 se proporciona con equipo de posición y navegación (no mostrado) tales como giroscopios y detectores de movimiento, que permiten supervisar el aparato a través del proceso de remolque. Transpondedores en el aparato permiten comunicación con el remolcador 50, la embarcación de control 60 y/u otros, centros de control en la superficie.

La Figura 8A muestra esquemáticamente el sistema de instalación 100 en la posición indicada por el número de referencia 76b en la Figura 7 a una escala diferente y con la embarcación de control 60 acompañante. El aparato 10 se encuentra en una posición sumergida flotando sobre el lecho marino 78 en la vecindad del objetivo de desembarque 80. Una porción 82 de la cadena agrupada de remolque 58 próxima a la linea de remolque 56 se apoya en el lecho marino. Una porción 84 de la cadena agrupada de remolque 58 próxima al aparato 10 se levanta de lecho marino 78, debido al exceso de flotación positiva del aparato 10. El peso de la porción 84 de la cadena agrupada de remolque levantado del lecho marino corresponde al exceso de flotación del aparato y montaje de carga. La porción 82 de la cadena agrupada de remolque que se apoya en el lecho marino, sirve para anclar el montaje. El peso de la porción 82 proporciona resistencia al arrastre contra corrientes que actúan en el montaje y que de otra forma pueden tender a mover el aparato .

La embarcación de control 60 ha empezado a desplegar las cadenas de control 62, aunque en la Figura 8A, éstas no se acoplan al aparato 10. Una función de las cadenas de control 62 es superar el exceso de flotación en el aparato, para permitir que el aparato y el montaje de carga bajen al lecho marino 78. Las cadenas de control 62 por lo tanto deben tener peso suficiente para superar la flotación, que será el mismo peso de la porción 84 de la cadena agrupada de remolque que se levanta del lecho marino por el aparato.

Una función adicional de las cadenas de control 62 es resistir movimiento lateral o rotacional del aparato 10 debido a corrientes. La cadena de control 62 por lo tanto se hace de longitud suficiente para permitir que repose en el aparato para superar el peso del exceso de flotación, pero también para extenderse hacia arriba a través de la torre de cadena de control 30 de manera tal que la cadena de control 62 se extiende hacia afuera de la abertura' de la torre de cadena de control. Fuerzas laterales en el aparato tenderán a extenderse fuera de la cadena de control, lo que será resistido por el contacto friccional entre la cadena de control y la superficie interior de la torre de cadena de control 30 y por el peso de la cadena que es suspendido en la - torre de cadena de control 30.

Las cadenas de control 62 se bajan al aparato 10 hasta que se reciben en los receptáculos que se forman por las torres de cadena de control 30. Las cadenas de control se despliegan hasta que se neutraliza la flotación del aparato y el montaje de carga. Cuando esto ocurre, el agrupamiento de cadenas de remolque 58, no se eleva más del lecho marino, y se apoya en el lecho marino como se muestra en la Figura 8B.

En la configuración de la Figura 8B, el sistema es estable, con la posición vertical del aparato y montaje de carga controlada por el recipiente de control mediante el acoplamiento con las lineas de cadena de control. El control de posición lateral es por el sistema de cadena de control, en particular en virtud de la porción suspendida verticalmente de la cadena de control en las torres de cadena de control, y suplementado por el anclado del agrupamiento de cadenas de remolque^ 58. Para mejorar adicionalmente la estabilidad rotacional y/o lateral del aparato y el montaje de carga, una o más de las cadenas de control 62 pueden reubicarse lateralmente en la superficie. Esto tiene el efecto de desplegar hacia afuera en la cadena de control en el punto de entrada de una torre de cadena de control . : En las Figuras 8A y 8B, el sistema se muestra con el remolcador 50 conectado al aparato mediante el sistema de remolque y el peso agrupado 58. Esto- uede ser útil para proporcionar estabilidad adicional y/o control de rumbo al sistema, pero no es necesario · en todas las implementaciones . Por ejemplo, en otra implementación, el remolcador 50 puede desconectarse del agrupamiento de cadenas de remolque 58 si el remolque s.e requiere para otras operaciones, o en condiciones de intemperie adversas en la vecindad de la instalación que el remolque pueda o no ser capaz de soportar. Se apreciará que la configuración mostrada en la Figura 8A permite que el aparato y el montaje de carga se dejen flotando suspendidos sobre el lecho marino en una condición segura, con el remolque desconectado o que desembobine una cantidad significante de linea de remolque para atender otros sitios marinos. Si el remolque se ha desconectado, el agrupamiento de cadenas 58 puede desconectarse del aparato antes de mover el aparato a su posición objetivo (como se describe a continuación) . En forma alterna, la longitud de la linea entre el agrupamiento de cadenas 58 y la brida, puede ser suficiente para permitir que el aparato 10 se mueva a su posición objetivo sin desconectar/ el peso agrupado del aparato.

Las Figuras 9A a 9C muestran la reubicación y desembarque del aparato y montaje de carga bajo el control de la embarcación de control 60. En la Figura 9A, el remolcador 50 dirige la linea de remolque 56 hasta que se levanta del lecho marino. Debido a que el agrupamiento de cadenas de remolque 58 está en la Figura 8B y en la Figura 9A no contribuye al peso del aparato, no tiene efecto en el control de posición vertical del aparato, y el agrupamiento de cadena de remolque se levanta del lecho marino 78, de manera tal que en la Figura 9B, el aparato está bajo el control integro de la embarcación de control 60. La embarcación de control 60 puede ajusfar los desembobinados de una o más cadenas de control 62 individualmente a fin de ajusfar la orientación y escora del aparato 10. La embarcación de control 60 se mueve hacia la ubicación de desembarque objetivo 80, y el control lateral que se proporciona por las cadenas de control 62 mueve el aparato 10 en posición por debajo de la embarcación de control. En la Figura 9B, el remolque y el sistema de remolque permanecen conectados. Esto puede : proporcionar a la operación con seguridad y estabilidad adicionales aunque se apreciará que el remolcador 50, la linea de remolque 56 y el agrupamiento de cadenas de remolque 58 pueden desprenderse del aparato mientras que- la embarcación de control mueve el aparato y el montaje de carga a la posición requerida.

Cuando el aparato y el montaje de carga están en la ubicación requerida sobre el objetivo 80, se bajan al lecho marino 78 al desembobinar cada cadena de control 62 a la misma; velocidad. Esto supera la flotación en el aparato y baja él aparato al lecho marino como se muestra en la Figura 9C. Al mismo tiempo, la línea de remolque (de estar conectada) se desembobina a la misma velocidad para mantener holgura entre el agrupamiento de cadenas de remolque y el aparato. Cuando el aparato y el montaje de carga se aterrizan en el lecho marino en la posición pretendida, las cadenas de control 62 se bajan por completo para proporcionar su completo peso al montaje y retenerlo en el lecho marino.

En la Figura 10A, las cadenas de control 62 se han desprendido de la embarcación de control 60, y el resto del aparato 10. Habrá de notarse que en esta configuración, la flotación neta del aparato todavía es positiva y es el peso de la carga 40 que retiene el aparato y el montaje de carga en el lecho marino. El aparato 10 por lo tanto no contribuye con carga a la carga 40.

La siguiente etapa en la operación es el despliegue de una o más cadenas de lastre 90 al montaje .en el lecho marino. Las cadenas de lastre 90 se bajan desde el recipiente de control a las cajas de cadenas de lastre 28. Las cadenas de lastre 90 se despliegan a un peso equivalente al peso de la carga 40. Cuando todas las cadenas de lastre se han agregado a las cajas de cadenas de lastre 28, el aparato 10 imparte una carga a la carga 40 que es equivalente al peso excedente de las cadenas de control. La interfase entre la carga 40. y el aparato 10 por lo tanto-' no está bajo una carga de tensión, lo que permite que un ROV (no mostrado) desconecte el aparato 10 de la carga 40. Con la carga 40 desconectada, las cadenas de control 62 se reconectan a la embarcación de control 60 como se muestra en la Figura 10B. las cadenas de control 62 luego se recuperan lentamente para reducir su peso en el aparato 10, hasta que el aparato se vuelve neutralmente flotante y flota separado de la carga como se ilustra en la Figura 10C.

En la configuración mostrada en la Figura 10C, la embarcación de control puede trasladarse a una posición lateral separada de la carga 40 y cualquier infraestructura submarina circundante. Las cadenas de control 62 continúan recuperándose hasta que el aparato 10 se eleva a una posición' en donde hay tensión entre el aparato 10 y el agrupamiento de cadenas de remolque 58 mediante la brida de remolque y el gancho de remolque como se muestra en la Figura 10D. En este punto, el agrupamiento de cadenas de remolque 58 tiene el efecto de superar : flotación en exceso en el aparato 10, y las cadenas de control pueden desacoplarse por completo del aparato 10.

La Figura 10E muestra el aparato 10 que se remolca separado por el remolcador 50, con el control de posición vertical mediante el peso agrupado 58 y la velocidad de remolque y los parámetros de distancia de linea de remolque, como se describe con referencia las Figuras 6 y 7. Cuando el aparato 10 se- regresa a la playa, en la configuración como se muestra en la Figura 5, es deslastrado al seleccionar las válvulas de ventilación de los tanques de lastre, y utilizando un compresor para desplazar agua de los tanques en los cascos 12 y 14.

La descripción anterior se refiere a un aparato y método para bajar una carga al lecho de un cuerpo de agua.

Se apreciará que los principios de la invención pueden emplearse en un método para recuperar o elevar un item submarino. En particular, las etapas de la metodología ejemplar o uso en conjunto de las mismas pueden invertirse. Por ejemplo, el aparato comprende una cadena de lastre puede bajarse en posición sobre una carga en el lecho marino al bajar cadenas de control de un recipiente de control. El aparato puede acoplarse á la carga mediante una interfase, y la cadena de lastre puede recuperarse a la superficie. Subsecuentemente, las cadenas de control pueden recuperarse gradualmente para elevar el aparato y montaje de cargas sobre el lecho marino hasta que el exceso de flotación del aparato se hace neutro por el peso agrupado de cadenas de remolque, y el aparato .y montaje de carga combinados pueden someterse a un remolcado sumergido por el remolque a una ubicación en tierra o marina alterna. Al realizar a la inversa las etapas del método anteriormente descrito (o sus etapas selectas), las ventajas descritas con referencia a bajar la carga, se experimentan en una operación de recuperación.

En una modalidad alterna de la invención, el aparato se diseña para formar una parte íntegra de la estructura que es bajada a nivel submarino. En otras palabras, las características del aparato se incluyen en la propia carga. Esta modalidad se fabrica con flotación positiva, de manera tal que el centro de flotación se ubica sobre el centro de gravedad. Es ventajoso el proporcionar flotación por estructuras susceptibles a inundar que se cargan con gas inerte a presión para resistir compresión debido a las fuerzas hidrostáticas experimentadas a profundidades significantes. En esta configuración, la aplicación del aparato será limitada por el grado de presión que puede ser precargado en la estructura.

La modalidad descrita incluye tres torres de cadena de control, aunque se apreciará que pueden proporcionarse un número diferente de torres de cadena de control. 'En una modalidad simple, puede proporcionarse una sola torre de cadena de control. Sin embargo, se prefieren múltiples torres de cadenas de control para proporcionar orientación y escora de control y · resistencia contra rotación; del aparato. Tres o más torres de cadena de control se prefieren, y pueden configurarse en cualquier forma. Ventajosamente, las torres de cadena de control se separarán lateralmente entre si para proporcionar máxima sensibilidad.

En una modalidad no ilustrada, una o más torres de cadenas de control se proporcionan por una extensión de torre recuperable. Esto ofrece ventajas · donde el tamaño y/o forma de la estructura no permiten que se utilice una altura conveniente de torre de cadena de control permanente .

Una modalidad alterna de la invención difiere de la modalidad descrita anteriormente en que el lastre empleado para compensar el peso de una carga no se despliega de y/o recupera a la superficie. Por ejemplo, el aparato puede configurarse para recoger o de otra forma tomar el lastre en el lecho marino. En una modalidad, el peso de lastre puede proporcionarse en el lecho marino en o adyacente a la ubicación de desembarque de la carga. El aparato puede configurarse para tomar el lastre en el lecho marino y liberar la carga. : El aparato y lastre combinados pueden entonces recuperarse de la superficie en la forma descrita anteriormente. Similarmente, en un método para elevar una carga, el aparato puede proporcionarse con lastre (por ejemplo roca) que se libera al lecho marino después de que el aparato se acopla en la carga.

Para facilitar estos modos ; de operación, el aparato puede proporcionarse con una cámara de lastre o receptáculo dé lastre. También puede- configurarse para permitir que se acople a pesos de lastre especialmente ubicados respecto a la carga, de manera tal que una carga y lastre puedan conectarse o desprenderse simultáneamente de la embarcación. En forma alterna o además, el aparato puede configurarse para la conexión de dos cargas.

Estas modalidades permiten al sistema ser empleado convenientemente como un transportador para mover ítems de infraestructura submarina entre una ubicación submarina y la playa o tierra. Por ejemplo, el método puede emplearse para transferir módulos de una estructura subacuática más grande a una ubicación en tierra para mantenimiento o modificación, con pesos de lastre submarinos que se utilizan para lastrar el aparato cuando no está conectado a una carga. En este método de operación, los pesos de lastre se transferirán entre las ubicaciones respectivas en el sentido opuesto. En otro modo de operación, el aparato puede utilizarse para intercambiar cargas en una ubicación submarina. Una primera carga puede proporcionar el efecto de lastre en el remolcado y una segunda carga puede proporcionar el efecto de lastre en el remolcado hacia adentro. Este sistema puede ser particularmente conveniente para el cambio de componentes modulares de una estructura submarina más grande.

El peso de lastre puede comprender por ejemplo una cadena o puede comprender uno o más pesos discretos o rocas. En forma alterna, el lastre puede proporcionarse al tomar un fango o fluido pesado en tanques u otros receptáculos situados en el aparato. El: fluido de lastre o el fango pueden bombearse a los receptáculos, por ejemplo desde la superficie, o pueden ser obtenidos por receptáculos de inundación o tanques con agua de mar. En otras modalidades, pueden emplearse combinaciones de peso de lastre en forma articulada, discreta o fluida.

En una modalidad alterna, al menos una de las cadenas de control 62 se sujeta al aparato 10 por una linea de retención (no mostrada) . La linea de retención es suficientemente fuerte para resistir, fuerzas debido a ráfagas de corriente. La linea de respaldo de retención deberá ser suficientemente débil de manera tal que no sobrecargue a la grúa si fuerzas de impacto son experimentadas por el aparato. Si se proporciona, la linea de retención se desconecta durante la recuperación de las cadenas de control a la plataforma de la embarcación de control 60, de manera tal que las cadenas de control puedan desacoplarse por completo del aparato.

¦ La interfase entre el aparato y la carga por ejemplo pueden comprender una conexión mecánica rígida y/o un arreglo de eslingas. En este último caso, la carga puede ser desprendida del aparato al cortar a través de las eslingas utilizando un ROV.

El aparato 10 comprende dos miembros transversales, aunque se apreciará que modalidades alternas pueden incluir un número diferente . Esto puede ser conveniente o necesario cuando el aparato tiene cascos o pontones que son grandes, por ejemplo en donde el aparato se configura para la instalación de estructuras particularmente grandes.

En una variación de las modalidades anteriormente descritas, una sola embarcación funciona como la embarcación de remolque de embarcación de control. La embarcación de control puede configurarse para bajar las cadenas de control utilizando montacargas en la embarcación en vez de grúas como se utiliza en la modalidad descrita anteriormente.

Modalidades de la presente invención proporcionan varias ventajas frente a los sistemas de instalación y despliegue descritos en la técnica previa.

Una ventaja especifica de la: presente invención es que métodos de uso, por ejemplo instalación o recuperación de componentes submarinos, · tienen contingencia integrada. Esto proporciona una mejora importante de seguridad cuando se comparan con sistemas previamente disponibles.

En particular, el método puede ser interrumpido en cualquier momento y las embarcaciones en superficie pueden moverse subsecuentemente de ¦ la ubicación del aparato. Por ejemplo, si durante el remolque submarino, las condiciones se vuelven severas y la embarcación de remolque requiere reubicarse en aguas más calmadas, el aparato y el sistema de remolque pueden desprenderse y el aparato se deja flotando en forma segura sobre el lecho marino, anclado por el peso agrupado 58. En forma alterna o además, el recipiente de control puede moverse a una ubicación marina diferente al recuperar las cadenas de control del aparato.

Similarmente , la embarcación de remolque puede movilizarse a un sitio diferente (completo con el sistema de remolque y peso agrupado si se requiere) cuando la embarcación de control tiene control del aparato como se ilustra en la Figura 9B. En todos los escenarios anteriores, el aparato se deja flotando en forma segura sobre el lecho marino con control lateral. También se apreciará que si se requiere, la embarcación de control y/o el remolcador pueden moverse durante etapas de la operación cuando se han desplegado completamente las cadenas de control en el aparato y el aparato se apoya en el lecho marino.

' La metodología no tiene necesidad por una gran embarcación con grúa, con la capacidad de la embarcación de control sólo requerida para atender los sistemas de cadenas de lastre y cadena de control.

En diversos aspectos, la presente invención reduce u obvia la necesidad para elevación en tierra de una carga. Además, la transición de la carga a través de la superficie del agua puede realizarse en la playa o cerca de la playa en aguas protegidas.

El sistema de remolque sumergido tiene reducida sensibilidad a la intemperie cuando se compara con los sistemas de la técnica previa. La operación de bajar utilizando las cadenas de control tiene reducida sensibilidad a las condiciones de intemperie en la superficie .

Una carga hidrodinámica en la carga, se reduce significativamente cuando se compara con los sistemas de la técnica previa. Movimiento vertical .significante de la embarcación de control resulta en pequeñas variaciones en la tensión de línea de descenso, debido a que la carga hidrodinámica en la cadena es pequeña.- Ya que las cadenas de control se apoyan en o dentro del aparato, y no se acoplan : directamente, no hay carga hidrodinámica, transferida en la línea de descenso al aparato.

La relación entre la masa del- aparato y la carga y el peso de la cadena por metro asegurará que hay poca respuesta del aparato debido a movimiento cíclico de las cadenas :con el movimiento de la embarcación. En otras palabras, el sistema proporciona · un mecanismo de compensación de avance longitudinal sin necesidad por una tecnología de compensación de avance longitudinal activo sofisticado. Sin duda, en general el equipo y la tecnología requeridos para implementación de la invención son simples y confiables.

Al utilizar flotación sólida y la inundación de todos los tanques de flotación antes de bajar la estructura a profundidad, evita la posibilidad de colapso hidrostático .

El aparato y método de la invención pueden emplearse con estructuras muy grandes y pesadas en instalaciones de aguas profundas utilizando embarcaciones de bajo costo. El sistema es capaz de manejar cargas de cualquier peso, limitadas sólo por : el tamaño de la flotación. Por ejemplo, modalidades de . la invención pueden emplearse para levantar pesos de hasta varios miles de toneladas sin el uso de una embarcación de grúa pesada.

El proceso de desembarque de la carga puede realizarse en una forma altamente controlada. El peso de las cadenas de control es pequeño en relación al peso del aparato y la carga, y por lo tanto puede lograrse un grado fino de 'control para asegurar un suave aterrizaje en el lecho marino.

Se proporcionan un método y ·' aparato para bajar y/o elevar una carga o estructura a o del lecho de un cuerpo de agua. El aparato comprende un aparato de flotación, configurado para acoplarse a una carga y que tiene flotación positiva suficiente para elevar la carga. Al menos se proporciona un receptáculo en el aparato para recibir un peso de control bajado de una embarcación para subir o bajar el montaje. El método de descenso, incluye formar un montaje de un aparato de flotación y una carga y sumergir el montaje en una posición a una primera altura sobre el lecho. En una modalidad preferida, el montaje se sumerge por un sistema de remolque con peso agrupado. Un peso de control se despliega desde una embarcación al montaje para superar la flotación positiva del montaje y de esta manera bajar la carga desde la primer altura al lecho. El método de elevación o izado invierte las etapas del método para bajar.

' Variaciones de las modalidades anteriormente descritas están dentro del alcance de la invención y la invención se extiende a combinaciones, de características diferentes a aquellas específicamente reclamadas aquí.

Claims (20)

REIVINDICACIONES r

1. Un método para bajar una carga a un lecho de un cuerpo de agua, el método se caracteriza porque comprende: proporcionar un montaje formado por un aparato de flotación y una carga, en donde el aparato de flotación hace al montaje de flotación positiva; sumergir el montaje a una posición en una primer altura sobre el lecho; desplegar un peso de control desde una embarcación al montaje, para superar la flotación positiva del montaje y de esta manera bajar la carga desde la primer altura al lecho.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende sumergir el montaje a la primera altura sobre el lecho utilizando una linea de peso agrupado .

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende estacionar el montaje a la primera altura con el montaje anclado por la linea de peso agrupado.

4. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende acoplar el peso de control al montaje a la primera altura sobre el lecho.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4,. caracterizado porque comprende recibir el peso de control en un receptáculo en el aparato de flotación.

6. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el peso de control es una cadena de control y el método comprende: soportar una primer porción de la cadena de control en una superficie inferior de un receptáculo del aparato; suspender una segunda porción de la cadena de control sobre la primer porción dentro del receptáculo; y suspender una tercer porción de la cadena de control entre el recipiente de control y una abertura al receptáculo.

7. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende desplegar múltiples pesos · de control de la embarcación al montaje.

8. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende lastrar el montaje con un peso de lastre que corresponde al peso de la carga del montaje y subsecuentemente desprender la carga del aparato de flotación en el lecho de cuerpo de agua.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el peso de lastre comprende: una cadena de lastre; uno o más pesos discretos; y/o un fluido o fango transferido al montaje.

10. Un método para elevar una carga desde un lecho de un cuerpo de agua, el método comprende: proporcionar un montaje en un lecho formado de un aparato de flotación y la carga, en donde el aparato de flotación tiene suficiente flotación para elevar la carga; retener el montaje en el lecho utilizando un peso de control; utilizar una embarcación para recuperar el peso de control del montaje para hacer al montaje de flotación positiva, de esta manera elevando el montaje del lecho.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende desacoplar un peso de lastre del montaje subsecuente a formar el montaje, el peso de lastre corresponde al peso de la carga del montaje.

12. El método de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el peso de control es una cadena de control y el método comprende soportar una primer porción de la cadena de control en una superficie inferior de un receptáculo del aparato; suspender una segunda porción de la cadena de control sobre la primer porción dentro del receptáculo; y suspender una tercer porción de la cadena de control entre la embarcación de control y una abertura al receptáculo.

13. Un aparato para bajar o subir una carga a o de un lecho de un cuerpo de agua, el aparato se caracteriza porque comprende: un aparato de flotación configurado para acoplarse a una carga, el aparato de flotación tiene flotación positiva suficiente para elevar la carga; y al menos un receptáculo para recibir un peso de control bajado de una embarcación para subir o bajar el montaje.

14. El aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el peso de control es una cadena de control.

15. El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el receptáculo comprende una superficie inferior para soportar una primer porción de la cadena de control y configurado para suspensión de una segunda porción de la cadena de control sobre la primer porción dentro del receptáculo.

16. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque el receptáculo es una torre alargada orientada sustancialmente vertical en el aparato de flotación.

17. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque comprende una pluralidad de receptáculos para recibir múltiples pesos de control de la embarcación.

18. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque comprende una cámara de lastre para retener un peso de lastre en el aparato.

19. Un sistema de instalación empleado en un método de despliegue o instalación en un cuerpo de agua, el sistema se caracteriza porque comprende: un montaje que comprende una carga para transportarse .a o de un lecho del cuerpo de agua y un aparato de flotación acoplado a la carga, el aparato de flotación hace al montaje de flotación positiva; y al menos un receptáculo para recibir un peso de control bajado de una embarcación para bajar o subir el montaje; · y una embarcación de control para desplegar un peso de control al montaje.

20. El sistema de instalación de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el peso de control es una cadena de control y es operable para acoplarse al montaje.