MX2012013566A - Un dispositivo de flotacion subacuatica. - Google Patents

Un dispositivo de flotacion subacuatica.

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MX2012013566A
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Jean-Jacques Vignaux
Christophe Augor
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Sercel Rech Const Elect
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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo (1) de flotación subacuática caracterizado porque comprende: un inserto (4) que comprende un material termoplástico y un tubo hueco (7), una espuma (5) de un material termoplástico, que cubre por lo menos parcialmente el inserto (4), una piel externa (6) que comprende un material termoplástico formado mediante moldeado por inyección sobre la espuma y configurada para estar en contacto con agua durante su uso.

Description

UN DISPOSITIVO DE FLOTACION SUBACUATICA 1. Campo Técnico La presente invención se refiere a dispositivos de flotación, en particular dispositivos de flotación submarina o subacuática. Tales dispositivos de flotación se pueden usar en un entorno marino, por ejemplo en el campo de la adquisición de datos sísmicos, industria de prospectos de petróleo y gas, investigación marina o producción fuera de costa.
Tales dispositivos de flotación puede consistir en alas presentes en un dispositivo de control de navegación, llamado también « pájaro », para controlar la posición de un cable instrumentado remolcado en agua, tal como un cable sísmico marino y/o la posición relativa de cables en una red de cables instrumentados remolcados. 2. Discusión de los Antecedentes Se supone que los dispositivos de flotación subacuática simultáneamente, flotan, son capaces de resistir altas presiones debido a la profundidad a la cual se usan y son capaces de resistir cargas mecánicas.
Consecuentemente, tales dispositivos deben tener una densidad eficiente y una estructura mecánica eficiente con el fin de resistir la presión y las cargas mecánicas durante su uso.
Se supone también que los dispositivos de flotación son impermeables. En caso de daño, no deben llenarse completamente con agua.
Las técnicas de adquisición de datos sísmicos usualmente requieren remolcar cables a profundidades comprendidas entre 5 metros y 15 metros.
Las nuevas técnicas de adquisición de datos sísmicos requieren remolcar ahora cables a profundidades que pueden alcanzar de 80 a 120 metros. Así, durante las operaciones, los dispositivos de flotación se supone, por lo tanto, que van a resistir presiones que alcanzan posiblemente 1.2 MPa, es decir, hasta 12 bars.
Se sabe cómo hacer un dispositivo de flotación con un núcleo de espuma de PVC (cloruro de polivinilo) cubierto con una piel de poliuretano a baja presión. La espuma se maquina, lo cual es costoso. La piel es un material termoestable, la cual no es reciclable.
Otro dispositivo de este tipo se describe en US 2010/037402, tal dispositivo comprende un esqueleto hueco y un sello. Este dispositivo tiene la desventaja de ser hueco, de manera que en caso de daño, se llenará de agua, y así ya no sería capaz de flotar. Otra desventaja de este dispositivo conocido es que comprende mucha fibra de vidrio lo cual crea deformaciones de los paneles lo que hace difícil el ensamblado.
Otro dispositivo de flotación conocido comprende una espuma de resina epoxi y una piel hecha de una resina epoxi o un poliuretano. Tal dispositivo termoestable no es reciclable, es costoso y frágil en caso of colisión. Además, la espuma de resina epoxi comprende celdas abiertas las que se llenan con agua en caso de daño del dispositivo.
Otro dispositivo conocido comprende una espuma de poliuretano que forma una piel cuando entra en contacto con agua. Tal dispositivo no es reciclable y es costoso. 3. Objetivos of the invención La invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo de flotación que remedie las deficiencias de dispositivos conocidos.
En particular, un objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo de flotación que tenga propiedades de densidad y de flotación que le permitan usarse bajo el agua cuando la presión alcanza altas presiones tales como presiones comprendidas entre 0.8 y 1.2 MPa.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo de flotación que no sea costoso, que sea ambientalmente amigable por ser reciclable.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo de flotación que no se llene con agua en caso de daño, por ejemplo cuando ocurre una colisión. 4. Breve Descripción de la Invención La invención satisface todos o parte de estos objetivos con un dispositivo de flotación subacuática, el dispositivo de flotación subacuática que comprende: un inserto que comprende un material termoplástico y un tubo hueco, una espuma de un material termoplástico, que cubre por lo menos parcialmente el inserto, una piel externa que comprende un material termoplástico formado mediante moldeado por inyección sobre la espuma y configurada para hacer contacto con agua durante su uso.
Gracias a la invención, el dispositivo de flotación subacuática tiene los aspectos técnicos requeridos, ser simultáneamente impermeable, gracias a la piel externa, flotante y ligero gracias a la espuma y resistente a la presión gracias a la combinación de los componentes que forman el dispositivo de flotación subacuática. Además, el dispositivo de flotación subacuática puede ser reciclado y no es costoso para producir, gracias al material termoplástico que forma los diferentes componentes del dispositivo.
Para hacer la invención, los inventores han ido más allá de la suposición de que no era posible trabajar con materiales termoplásticos en tal aplicación, y en particular usar varios componentes termoplásticos.
Para materiales termoplásticos de hecho, el espesor del material tiene que ser bajo y constante durante la fabricación. La razón es que mientras más grande es el espesor, más importantes son los fenómenos de encogimiento del material, que no es el caso del material termoestable.
Los inventores encontraron así que la presencia de un inserto permite el use de un material termoplástico.
La forma del inserto ayuda a compensar los lugares donde el espesor de la espuma es muy bajo, por lo tanto hace rígido el dispositivo de flotación subacuática.
Las variaciones del espesor de la piel pueden ayudar también a compensar los lugares donde hay un espesor muy bajo de la espuma.
Además, los inventores han ido más allá de otra suposición de que no es posible disponer una espuma de un material termoplástico tal como la piel en otro material termoplástico tal como la espuma. La razón es que la temperatura y la presión de inyección de la piel tienen que ser altas de manera que existe un riesgo de fusión de la espuma durante la inyección de la piel y un riesgo de compresión de la espuma en su totalidad. Tales riesgos no son encontrados en los materiales termoestables.
La espuma del dispositivo de flotación subacuática tiene ventajosamente un límite elástico en la compresión igual a aproximadamente 1.2 MPa. Por lo tanto, el dispositivo de flotación subacuática no pierda su forma bajo 12 bars de presión del entorno marino.
Gracias al hecho de que la cubierta es moldeada por inyección sobre la espuma, no es necesario agregar tapones. Además, se pueden obtener formas más complejas tales como bordes o espesores pequeños de espuma. Además, se pueden eliminar burbujas residuales en la espuma.
El material termoplástico del inserto, de la espuma y de la piel pueden estar basados en un único material termoplástico, por ejemplo polipropileno.
Una ventaja de tal material es que puede encontrarse fácilmente en el mercado.
Este aspecto ayuda a reciclar el dispositivo de flotación subacuática, ya que hay un material único que constituye los tres componentes o capas del dispositivo de flotación subacuática.
El dispositivo puede tener una densidad global en el rango de 50 kg/m3 a 750 kg/m3, por ejemplo en el rango de 150 kg/m3 a 500 kg/m3, por ejemplo igual a aproximadamente 250 kg/m3.
Tal aspecto mejora la flotabilidad del dispositivo.
El inserto y/o la espuma y/o la piel pueden formarse mediante moldeo por inyección. Esto puede facilitar la fabricación del dispositivo de flotación subacuática.
La espuma puede tener una densidad en el rango de 30 a 700 kg/m3, por ejemplo en el rango de 100 a 500 kg/m3, por ejemplo igual a aproximadamente 200 kg/m3. Tal densidad mejora la flotabilidad, la espuma que es relativamente ligera.
En una modalidad particular, el inserto comprende fibra de vidrio en una proporción entre 0% y 60%, por ejemplo entre 5% y 40%. La fibra de vidrio permite reforzar la estructura del inserto. La presencia de fibra de vidrio requiere separar la fibra de vidrio del resto del dispositivo antes de reciclar.
El inserto y la espuma pueden pegarse uno con otra. La espuma y la piel se pueden pegar una con otra. Tal adhesión entre dos o tres capas se puede obtener sin agregar ningún adhesivo, debido en particular al hecho de que los diferentes componentes o capas del dispositivo de flotación subacuática están hechos de un material termoplástico. La adhesión entre por lo menos dos capas del dispositivo de flotación subacuática refuerza la estructura global del dispositivo de flotación subacuática, eliminando cualquier claro entre los componentes involucrados. Además, en caso de daño de la piel externa, la adhesión entre las capas previene que se filtre agua al dispositivo de flotación subacuática.
La espuma puede comprender celdas cerradas. El hecho de que la espuma comprende celdas cerradas limita ventajosamente la cantidad de agua que podría saturar la espuma en caso de daño de la piel externa del dispositivo de flotación subacuática.
En una modalidad preferida, la piel es impermeable.
El dispositivo de flotación subacuática puede seleccionarse del grupo que consiste de: - un ala de un dispositivo de control de navegación, llamada también « pájaro », - un ala de un vehículo subacuático autónomo, - un ala de un planeador.
Otro objetivo de la invención se refiere a un dispositivo de control de navegación que comprende un dispositivo de flotación subacuática como se describe antes. 5. Brief descripción of the dibujos Los dibujos adjuntos, los cuales se incorporan en y constituyen una parte de la especificación, ilustran una o más modalidades y, conjuntamente con la descripción, explican estas modalidades. En los dibujos: La Figura 1 es una representación esquemática de parte de un cable sísmico que incluye un dispositivo de control de navegación que comprende un dispositivo de flotación subacuática de acuerdo con la invención; La Figura 2 es una representación esquemática de una red de cables remolcada por un barco, incluyendo varios dispositivos de control de navegación como los de la Figura 1; La Figura 3 es una representación esquemática en perspectiva de un ejemplo de un inserto, parte del dispositivo de flotación subacuática de acuerdo con la invención; La Figura 4 es una representación esquemática agrandada de la parte IV del inserto de la Figura 3; La Figura 5 es una representación esquemática en perspectiva de un ejemplo de una espuma, parte del dispositivo de flotación subacuática de acuerdo con la invención; y La Figura 6 es una representación esquemática en perspectiva de un ejemplo de una piel externa, parte del dispositivo de flotación subacuática de acuerdo con la invención. 6. Descripción detallada of an modalidad de ejemplo El dispositivo de flotación subacuática de acuerdo con la invención puede ser un ala de un dispositivo de control de navegación, llamada también « pájaro », un ala de un vehículo subacuático autónomo o un ala de un planeador o cualquier otro dispositivo marino adecuado.
En la modalidad de ejemplo mostrada en las figuras, el dispositivo de flotación subacuática es un ala de un dispositivo 2 de control de navegación, o « pájaro », como se puede ver en la Figura 1. Tal dispositivo 2 de control de navegación comprende tres alas en este ejemplo y es parte de un cable sísmico 3. El cable sísmico 3 se muestra parcialmente en la Figura 1 y comprende una pluralidad de sensores 20, llamados también hidrófonos, y transductores 22, entre los cuales se muestra uno en la Figura 1.
El cable sísmico 3 es parte de una red de cables sísmicos, mostrada en la Figura 2, que es remolcada por un barco 21, en el cual se ubica un sistema centralizado (no mostrado) que comprende un sistema de navegación y un sistema de administración de nodos.
En la modalidad de ejemplo, el papel del dispositivo 2 de control de navegación es el posicionamiento acústico de los cables sísmicos y fuentes y el control de los cables sísmicos. Incluye tres sub-sistemas: - un cable de profundidad y un controlador de dirección, - transceptores acústicos, y - un sub-sistema de telemetría redundante avanzada.
La red de cables es adecuada para ser remolcada a un nivel bajo el nivel del mar de aproximadamente 100 metros, de manera que la presión de las cargas mecánicas y del es considerable.
El dispositivo 1 de flotación subacuática, de acuerdo con la invención, comprende tres componentes o capas: un inserto que comprende un material termoplástico y un tubo hueco, una espuma de un material termoplástico, que cubre el inserto por lo menos parcialmente, una piel externa que comprende un material termoplástico formado mediante moldeado por inyección sobre la espuma configurada para estar en contacto con agua durante su uso.
Para hacer la invención, los inventores han ido más allá de la suposición de que no era posible trabajar con materiales termoplásticos en tal aplicación, y en particular usar varios componentes termoplásticos.
Para los materiales termoplásticos de hecho, el espesor del material tiene que ser bajo y constante, durante la fabricación. La razón es que a mayor espesor, son más importantes los fenómenos de encogimiento del material, lo cual no es el caso del material termoestable.
Los inventores encontraron asi que la presencia de un inserto permite el uso de un material termoplástico.
La forma del inserto ayuda a compensar los lugares donde el espesor de la espuma es muy bajo, por lo tanto hace rígido al dispositivo de flotación subacuática.
Las variaciones de espesor de la piel pueden ayudar también a compensar los lugares donde hay un espesor, muy bajo de la espuma.
La densidad global del dispositivo 1 de flotación subacuática por sí mismo es de entre 50 a 750 kg/m3, en este ejemplo igual a aproximadamente 250 kg/m3.
El inserto 4 se muestra a un lado en la Figura 3. En este ejemplo, el inserto 4 está hecho por inyección de un material termoplástico que consiste de polipropileno en la modalidad. Comprende una pequeña proporción de fibra de vidrio para reforzar su estructura. El inserto 4 comprende un tubo hueco 7 que se extiende de acuerdo con un eje X longitudinal, abierto en un extremo 8, y que tiene una sección transversal circular. El tubo hueco 7 permite la sujeción del ala al dispositivo 2 de control de navegación en este ejemplo. El tubo hueco 7 tiene otro extremo cerrado 11 rematado mediante un extremo superior 12 del inserto 4, cuyo ancho es mayor que el diámetro del tubo hueco 7.
El inserto 4 comprende también una base 10 que se extiende alrededor del extremo abierto 8, perpendicularmente al eje X del tubo hueco, en una manera no simétrica. El inserto 4 comprende primeras costillas externas 9 que son sustancialmente perpendiculares al eje X y segundas costillas externas 14 que son sustancialmente paralelas al eje X y conectan el extremo superior 12 y la base 10. Una representación agrandada de parte de la base 10 del inserto 4 es mostrada en la Figura 4. En esta Figura, se muestra un extremo 32 de una de las segundas costillas externas 14, que forma un tipo de horquilla con tres púas 33. La forma general del inserto, con en particular primeras costillas externas 9, segundas costillas externas 14, extremo 32 con púas 33, forma de base 10, se selecciona para proporcionar un ala rígida, aun cuando el espesor de la espuma 5 es aproximadamente igual a 5 mm.
La forma del inserto puede ser diferente sin apartarse del alcance de la invención.
La espuma 5, mostrada en la Figura 5, comprende una espuma de polipropileno con celdas cerradas. La espuma 5 tiene una densidad de aproximadamente 200 kg/m3. La espuma 5 se moldea mediante inyección sobre el inserto 4, de tal manera para tener en todas partes un espesor igual o mayor que 5 mm. La base 10 y el extremo abierto 8 del tubo hueco 7 son visibles en la Figura 3, ya que estas partes del inserto 4 no están cubiertas por la espuma 5.
La espuma 5 del dispositivo de flotación subacuática tiene en la modalidad un límite elástico en compresión igual a aproximadamente 1.2 MPa.
La forma de la espuma 5 es similar a la forma de global de extremo del dispositivo de flotación subacuática y forma un ala. La forma externa de la espuma 5 o del dispositivo 1 de flotación subacuática puede ser diferente sin apartarse del alcance de la invención.
En este ejemplo, la espuma 5 y el inserto 4 se pegan una con otra, sin ningún adhesivo. Las líneas 13 en el ejemplo son marcas de la inyección.
Una abertura 30 está representada en la Figura 5. Tal abertura 30 está prevista para permitir la sujeción del dispositivo 1 de flotación subacuática 1 a un brazo de un cuerpo del dispositivo 2 de control de navegación.
La piel externa 6 está moldeada por inyección sobre la espuma 5. Esta piel externa se muestra en la Figura 4. La piel externa 6 está hecha de polipropileno. Cubre completamente la espuma 5 y es impermeable. La piel externa 6 y la espuma 5 se pegan una con otra sin ayuda de un adhesivo.
Tal adhesión entre dos o tres capas puede obtenerse sib agregar ningún adhesivo, debido en particular al hecho de que los diferentes componentes o capas del dispositivo de flotación subacuática están hechos de un material termoplástico. La adhesión entre por lo menos dos capas del dispositivo de flotación subacuática refuerza la estructura global del dispositivo de flotación subacuática, eliminando cualquier claro entre los componentes involucrados. Además, en caso de daño de la piel externa, la adhesión entre las capas previene que se filtre agua en el dispositivo de flotación subacuática.
Las tiras de dos diferentes colores visibles en la Figura 6 están limitadas por las líneas 13 de la espuma 5 y se hacen durante el proceso de inyección. No tienen función técnica en la invención sino un efecto visual.
La abertura 30 está cubierta por la piel externa 6, como se muestra en la Figura 6 en el sitio rectangular lugar 34.
El método para hacer el dispositivo de flotación subacuática es el siguiente. Un molde para el inserto se llena mediante inyección con polipropileno, que comprende opcionalmente fibra de vidrio. El inserto 4 se cubre después en otro molde, mediante inyección, con la espuma 5 la cual es así mismo cubierta mediante inyección con la piel externa 6.
En este proceso, la temperatura y la presión de inyección de la piel tienen que ser altas de manera que existe un riesgo de fusión de la espuma durante la inyección de la piel y un riesgo de compresión de la espuma en su totalidad. Tales riesgos no son encontrados con el material termoestable.
La inyección de un material termoplástico en la espuma es por lo tanto optimizada con el fin de centrar la espuma en el molde, obviando la fusión de la espuma, minimiza las presiones de inyección para reducir deformaciones y limita las deformaciones geométricas vinculadas con el encogimiento. Esta inyección puede realizarse en uno o varios pasos debido a las restricciones del dispositivo de acuerdo con la invención.
En la modalidad descrita, el dispositivo de flotación subacuática es un ala de un dispositivo de control de navegación, pero puede ser otro dispositivo submarino sin apartarse del alcance de la invención.
El alcance patentable de la materia asunto se define por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se les ocurra a aquellos expertos en la técnica. Se pretende que tales otros ejemplos caigan dentro del alcance de las reivindicaciones.
La expresión « que comprende un/una » debe interpretarse como que es sinónimo de la expresión « que comprende por lo menos un/una », a menos que se especifique lo contrario.
Los rangos deben ser interpretados como incluyendo los límites, a menos que se especifique lo contrario.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (1) de flotación subacuática caracterizado porque comprende: un inserto (4) que comprende un material termoplástico y un tubo hueco (7), una espuma (5) de un material termoplástico, que cubre por lo menos parcialmente el inserto (4), una piel externa (6) que comprende un material termoplástico formado mediante moldeado por inyección sobre la espuma y configurada para estar en contacto con agua durante su uso.
2. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material termoplástico del inserto (4), de la espuma (5) y de la piel (6) está basado en un único material termoplástico.
3. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicho material termoplástico es polipropileno.
4. El dispositivo de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo tiene una densidad global en el rango de 50 kg/m3 a 250 kg/m3.
5. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el inserto (4) y/o la espuma (5) y/o la piel (6) se forman mediante moldeado por inyección.
6. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la espuma (5) tiene una densidad en el rango de 50 a 700 kg/m3.
7. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el inserto (4) comprende fibra de vidrio en una proporción en el rango de 0% a 60%.
8. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el inserto (4) y la espuma (5) se pegan uno con otra.
9. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la espuma (5) y la piel (6) se pegan una con otra.
10. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la espuma (5) comprende celdas cerradas.
11. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la piel es impermeable.
12. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde un límite elástico en compresión de la espuma es igual a aproximadamente 1.2 MPa.
13. El dispositivo (1) de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, dicho dispositivo que se selecciona del grupo que consiste de: un ala de un dispositivo de control de navegación, un ala de un vehículo subacuático autónomo, un ala de un planeador.
14. Un dispositivo (2) de control de navegación que comprende por lo menos un dispositivo de flotación subacuática de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
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