WO2022090584A1 - Una pontona de transporte y depósito de un aerogenerador marino sobre el lecho marino - Google Patents

Una pontona de transporte y depósito de un aerogenerador marino sobre el lecho marino Download PDF

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WO2022090584A1
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shaped
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base
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Bernardino COUÑAGO LORENZO
Carlo PAULOTTO
Fátima VELLISCO PLAZA
Alfonso CAPOTE GARCÍA
Carlos LÓPEZ ROMÁN
Domingo Antonio GONZÁLEZ SUÁREZ
Ignacio Calvo Herrera
Juan Manuel ARMAS MENDEZ
Cristina SÁNCHEZ DE MENA
José Manuel GONZÁLEZ HERRERO
Daniel ZAMORA SERRANO
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Acciona Construcción, S.A
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Definitions

  • the present invention refers to a submersible floating pontoon for transporting an offshore wind turbine from a port to an installation position, where the floating pontoon is lowered together with the offshore wind turbine until the base box of the wind turbine is deposited on the bottom of the sea.
  • a marine wind turbine In general, a marine wind turbine is known in the state of the art, which generally comprises a multi-blade motor with a horizontal axis, an electric generator mechanically coupled to the motor, which are fixed to the upper end of a vertically elongated support, such as a mast or pole, and a base box mechanically coupled to the lower end of the pole opposite the upper end of the pole.
  • the offshore wind turbine is transported as a single piece using a floating pontoon comprising two lateral floats arranged in parallel and mechanically linked together by a cross linking structure that mechanically connects one of the ends of the two lateral floats, forming a floating structure in U-shaped.
  • the U-shaped floating pontoon receives the base box of the offshore wind turbine through the opening of the U-shaped floating pontoon.
  • the floating pontoon transports the offshore wind turbine to the installation or mooring position on the seabed, where the floating pontoon and the wind turbine caisson are lowered to the seabed.
  • the floating pontoon is equipped with pressure means distributed between the two parallel lateral floats to keep the base caisson between the two parallel lateral floats during the transportation of the offshore wind turbine and to deposit the offshore wind turbine from the sea surface to the sea bottom.
  • the present invention seeks to solve one or more of the aforementioned drawbacks by means of a pontoon for transporting and depositing a marine wind turbine on the seabed as claimed in the claims.
  • the wind turbine in a single piece comprises a base caisson that can be inserted into the open space of the U-shaped pontoon for the transport, positioning and deposit of the base caisson of the marine wind turbine on the seabed, by ballast synchronized with seawater from the caisson. base and U-shaped pontoon. Therefore, the base caisson and the U-shaped pontoon are submersible at the same time, simultaneously, and can be unlatched separately to float the U-shaped pontoon and leave it deposited on the bottom of the sea the offshore wind turbine in a single piece.
  • the U-shaped pontoon comprises two floatable and submersible side pontoons with longitudinal axes parallel to a central horizontal longitudinal axis X, a transverse floatable and submersible connecting pontoon, which mechanically couples the two floatable and submersible side pontoons together, extending along a horizontal longitudinal axis Y perpendicular to the central horizontal longitudinal axis X, and a plurality of first watertight compartments uniformly distributed throughout the pontoons of the U-shaped pontoon, which are ballastable and unballasting with sea water, and at least two vertical columns extending upwards from an upper horizontal deck of the U-shaped pontoon.
  • the base caisson that can be nested inside the open space of the U-shaped pontoon comprises a plurality of second watertight compartments uniformly distributed throughout the base caisson that can also be ballasted and unbalastered with seawater.
  • the base caisson also comprises two upper lateral wings facing each other with longitudinal axes parallel to the central horizontal longitudinal axis X of the U-shaped pontoon.
  • the vertical columns comprise a plurality of third watertight compartments uniformly distributed throughout the vertical columns that can be ballasted and de-weighed with sea water in a synchronized manner with the first watertight compartments and the second watertight compartments.
  • the parallel side pontoons of the U-shaped pontoon comprise inner edges of the parallel side pontoons that are configured to form corresponding seats for the corresponding parallel upper side wings of the base caisson, such that the parallel upper side wings remain in contact. physical with the corresponding upper lateral seats by the synchronized action of the ballast of the U-shaped pontoon and the base caisson.
  • the U-pontoon pontoons feature a vertical cross-section having a cross-sectional height less than the vertical cross-sectional height of the base caisson
  • Another object is a procedure for lifting, transporting, positioning and depositing an offshore wind turbine in a single piece that comprises a base box that can be fitted into the open space of the U-shaped pontoon, a wind turbine is transported in one piece from the site of assembly in the port to the installation area in the sea with the U-shaped pontoon, the procedure comprises the successive stages of
  • the U-shaped pontoon is released from the base caisson, increasing the ballast of the U-shaped pontoon, moving this pontoon horizontally away from the installed base caisson, and then the pontoon is refloated to be used in the installation of other offshore wind turbines.
  • the descent of the offshore wind turbine to the bottom of the sea is carried out by means of the synchronized ballast of the base caisson and the lateral and transverse pontoons of the U-shaped pontoon.
  • the U-shaped pontoon is simple to manufacture and does not need to be equipped with complex fastening and guiding equipment between different pontoons in the pontoon, thus greatly reducing the construction cost and complexity of the U-shaped pontoon.
  • Figure 1 shows a perspective view of a base box of an offshore wind turbine embedded within the open space of a U-shaped pontoon
  • Figure 2 shows in an elevation view a detail of the stage of depositing the base caisson of the marine wind turbine on the seabed, by synchronized ballasting of the base caisson of the marine wind turbine embedded within the open space of the U-shaped pontoon,
  • Figure 3 shows in an elevation view a detail of the transport and positioning stages of the base box embedded within the open space of the U-shaped pontoon
  • Figure 4 shows an elevation view of a cross section of the base box of the marine wind turbine assembled in a single piece
  • Figure 5 shows a plan view of the base box of the offshore wind turbine
  • Figure 6 shows in elevation a cross section of the U-shaped pontoon and a plan view of the U-shaped pontoon.
  • the marine wind turbine 115 comprises a parallelepiped base box 116, intended to rest or be installed on the seabed, a tower 118 having a lower end coupled to the base box 116 and an upper end opposite the lower end mechanically coupled to a nacelle 119 comprising a three-blade rotor 121.
  • the submersible floating pontoon 111 comprises two lateral submersible floating pontoons 112 with longitudinal axes parallel to a central horizontal longitudinal axis X, a transverse submersible floating pontoon 113 that mechanically couples the two submersible floating lateral pontoons facing each other, extending along a horizontal longitudinal axis Y perpendicular to the central horizontal longitudinal axis X, and at least two vertical columns 114, extending upwards from the upper horizontal deck 113 of the U-shaped pontoon 111.
  • the U-shaped pontoon 111 is specially developed for operations at sea and the open space between the two U-shaped side pontoons 112 is sized to receive, fit and externally surround the outer perimeter of the base box 116 of the wind turbine 115 in a single part.
  • the open space of separation between the facing lateral floats 112 is large enough to embrace the base box 116 of the wind turbine 115 within the open space of the U-shaped pontoon 111.
  • the lateral pontoons 112 and the transverse connecting pontoon 113 comprise a plurality of first watertight compartments 711 distributed homogeneously throughout the volume of the different floating pontoons 112, 113 enabled to be weighted and de-weighted with a working fluid such as sea water.
  • the base box 116 of the marine wind turbine 115 in a single piece comprises a plurality of second watertight compartments 511 distributed homogeneously throughout the volume of the base box 116, prepared to be ballasted and de-ballasted also with working fluid, namely, spring water. sea.
  • the first watertight compartments 711 and the second compartments watertight 511 are adapted to be weighted and unweighted synchronously to provide a joint that limits any relative vertical movement and any relative horizontal movement between the base caisson 116, the floating pontoons 112 and the transverse joint pontoon 113 of the U-shaped pontoon 111, when the base box 116 is housed within the open space between the two U-shaped side pontoons 112. This is because weight distribution is important for the seaworthiness and stability of the U-shaped pontoon 111 and wind turbine 115 assembly in a single unit. piece, which allows the U-shaped pontoon 111 to work in a stable manner to move marine wind turbines 115 in a single piece, carrying out the transport of the wind turbine 115 with safety and stability.
  • the level of ballast and de-ballast of the first watertight compartments 711, the second watertight compartments 511 and the third watertight compartments 712 is a function of the stage of elevation, transport, positioning and storage in which the installation of the offshore wind turbine 115 is located at any given moment .
  • the first watertight compartments 711 and the second watertight compartments 511 are partially weighted or unweighted and cooperate to block any relative vertical and horizontal movement of the base box 116 with respect to each of the pontoons 112, 113 of pontoon 111 in U.
  • first watertight compartments 711 and the second watertight compartments 511 are partially weighted or unweighted, they exert horizontal and vertical thrusts in the opposite direction between each of the two opposite external side walls of the base box 116 and respectively each of the internal side walls of the lateral pontoons 112 facing each other and the transverse union pontoon 113 of the U-shaped pontoon 111, thus preventing any relative horizontal and vertical movement of the base box 116 with respect to the floating pontoons 112, 113 of the U-shaped pontoon 111.
  • the base caisson 116 comprises two upper lateral wings 117 facing each other with longitudinal axes parallel to the central horizontal longitudinal axis X of the U-shaped pontoon 111.
  • the upper lateral wings 117 are arranged along corresponding facing outer edges of the upper deck 611 of the caisson. base 116 of the wind turbine 115.
  • the portions of the upper deck of U-shaped pontoon 111 corresponding to the inner edges of the parallel lateral pontoons 112 are configured to form a seat 713 to the corresponding parallel upper lateral wings 117 of the base box 116 of the wind turbine.
  • the outer wall of the base box 116 of the wind turbine 115 faces the open sea in the opposite direction to the bottom wall of the open space of the U-shaped pontoon 111, it does not comprise a side wing.
  • the open space between the two U-shaped lateral pontoons 112 externally borders closely the rest of the three external walls of the base box 116 of the wind turbine 115 in a single piece.
  • the base caisson 116 of the wind turbine 115 in a single piece is arranged within the open space of the U-shaped pontoon 111, they form a floating structure that can be ballasted and unbalastered in a synchronized manner to raise the base caisson 116 and anchor the base caisson 116 of the offshore wind turbine. 115 in a single piece on the bottom of the sea.
  • the lifting, transport, positioning and deposit in the installation position on the seabed of the offshore wind turbine 115 is carried out in accordance with Archimedes' principle by means of synchronized weighting/de-weighting of the U-shaped pontoon 111 and the base box 116 of the offshore wind turbine. 115. Lifting is done mainly vertically.
  • the floating pontoons 1112, 113 of the U-shaped pontoon 111 have a cross section having a section height less than the height of the cross section of the base box 116 of the marine wind turbine ll5, such that, the U-shaped pontoon 111 can fit the base caisson 116 inside the open space of the U-shape, to lift it, transport it and deposit it on the seabed without requiring fastening or interlocking elements to the pontoons 112, 113 of the pontoon 111 in U, through the synchronized ballasting and deballasting with sea water of the first watertight compartments 711 of the pontoon 111 in U, of the second watertight compartments 611 of the base caisson 116 of the offshore wind turbine 115 and of the third watertight compartments 712 of the vertical columns.
  • a part of the base caisson 116 projects from the lower deck 715 of the pontoon 111 in U towards the bottom of the sea, so that, the lower deck 715 of the pontoon 111 in U avoids coming into physical contact with the bottom of the sea.
  • the part of the base caisson 116 projecting from the lower deck 715 of the U-shaped pontoon 111 towards the seabed provides stability and seaworthiness to the offshore wind turbine assembly 115 embedded in the open space of the U-shaped pontoon.
  • the lower deck 715 of the U-shaped pontoon 111 is below the surface of the sea water and, in turn, the lower surface 411 of the base caisson 116 is below the lower deck 715 of the pontoon 111.
  • the offshore wind turbine 115 is lifted from an assembly area to transport, position and deposit on the seabed.
  • the descent to the bottom of the sea of the offshore wind turbine 115 is carried out solely by synchronized ballast of the first watertight compartments 711 of the lateral pontoons 112 and of the transverse union pontoon 113 of the U-shaped pontoon 111, and of the second watertight compartments 511 of the base box 116 of the offshore wind turbine 115 and of the third watertight compartments 712 of the vertical columns 114, so that the pontoons 1112, 113 of the U-shaped pontoon 113 are in an active submerged position, without resorting to lifting/ lowering of the wind turbine 115 by relative movement of the wind turbine 115 with respect to the pontoons 112, 113 of the U-shaped pontoon 111.
  • the pontoons 112, 113 of the U-shaped pontoon 111 descend simultaneously with the base box 116 of the marine wind turbine 115, without reaching at no time the level of the bottom of the sea.
  • a vertical displacement is developed along a vertical longitudinal axis Z perpendicular to the axis central horizontal longitudinal axis X and the horizontal longitudinal axis Y, towards the bottom of the sea to disengage or free the upper lateral wings 117 of the base box 116 from the corresponding seats 713 of the lateral pontoons 112 without reaching or coming into contact with the lower deck 715 of the lateral pontoons with the bottom of the sea.
  • the U-shaped pontoon 111 performs a horizontal displacement maneuver along the central horizontal longitudinal axis X in direction opposite to the open space of the U-shape of the pontoon 111 to disengage or release the base caisson 116, which is deposited on the seabed, and when the base caisson 116 is released, that is, it has lost physical contact with pontoon 111 in U, the first watertight compartments 711 of the side pontoons 112 and of the transverse connection pontoon 113 of the pontoon 111 in U and of the third watertight compartments 712 of the vertical columns 114 are de-ballasted until the upper deck 714 of the U-pontoon 111 is above the level of the water surface, that is, the pontoons 112, 113 of the U-pontoon 111 are in an active floating position.
  • the rest of the dimensions, width and length, of the pontoons 112, 113 of the U-shaped pontoon 111 are suitable for lifting, transporting, positioning and depositing the offshore wind turbine 115 assembled in a single piece on the seabed.
  • the floating pontoon 111 Due to the U-shape of the floating pontoon 111, the latter generally has a relatively low torsional rigidity with respect to the central horizontal longitudinal axis X.
  • the base caisson 116 by encasing the base caisson 116 within the open space of the U-shape and retaining the base caisson 116 by means of the synchronized ballasting and deballasting of the first watertight compartments 711, which exert an upward thrust, of the pontoon 111 in U and the second watertight compartments 511, which exert a downward thrust, of the base box 116 of the marine wind turbine 115 both in the horizontal plane and in the vertical plane, the torsional rigidity of the pontoon assembly 111 in U and wind turbine is increased. marine 115 fitted to this pontoon 111.
  • the vertical columns 114 are facing one another, arranged on different facing side pontoons 112 to provide hydrostatic stability and improve the performance of the U-shaped floating pontoon 111.
  • the horizontal cross-section of the vertical columns 114 is less than the vertical cross section of the side pontoons 112 above which the vertical columns 114 rise, so that, if the facing side pontoons 112 are in fully submerged position by full ballast, the upper end of the vertical columns protrudes above of the sea water level.
  • the vertical columns 114 also comprise a plurality of third watertight compartments 712, which are synchronously ballasted and unloaded with the first watertight compartments 711 of the U-shaped pontoon 111 and the second watertight compartments 511 of the base caisson 116 of the offshore wind turbine 115.
  • the joint action by total or partial ballast or de-ballast of the third watertight compartments 712, of the first watertight compartments 711 and of the second watertight compartments 511 allow the wind turbine 115 to be deposited on the seabed, keeping it embedded within the open space in the manner in which U of pontoon 111 while lowering the base box set 116 embedded in pontoon 111 in U.
  • the upper end of the vertical columns 114 are above the water level.
  • the vertical columns 114 provide stability to the base caisson 116 and pontoon 111 assembly during the descent to the bottom of the sea of the pontoon 111 and the wind turbine 115.
  • the vertical columns 114 provide positive buoyancy, which provides stabilization to the base caisson assembly 116 embedded in the U-shaped pontoon 111 during the descent to the seabed of the base caisson assembly 111 embedded in the U-shaped pontoon 111 to deposit the wind turbine 115. on the bottom of the sea.
  • the vertical columns 114 are far from each other and located at the ends of the side pontoons 112, therefore distributed evenly over the upper deck 714 of the U-shaped pontoon 111.
  • the vertical columns 114 allow the height of the pontoon to be reduced. vertical cross-section of the pontoons 112, 113 of the U-shaped pontoon 111, which allows the base caisson to be safely deposited in the installation area of the offshore wind turbine.
  • the U pontoon 111 comprises four vertical columns 114 arranged at corresponding opposite ends of the side pontoons 112 of the U pontoon 111, allowing maximized spacing between the vertical columns 114, contributing to the stabilization of the U pontoon 111.
  • the procedure for lifting, transporting, positioning and depositing the marine wind turbine 115 on the bottom of the sea comprises the successive stages of:

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Abstract

Una pontona (111) de transporte y depósito de un aerogenerador marino (115) en una única pieza sobre el fondo del mar, donde el aerogenerador (115) en una única pieza comprende un cajón base (116) encajable dentro del espacio abierto de una pontona (111) en forma de U para el transporte, posicionamiento y depósito del cajón base (116) del aerogenerador marino (115) sobre el fondo del mar, por lastrado sincronizado con agua de mar del cajón base (116) y de la pontona (111) en forma de U.

Description

UNA PONTONA DE TRANSPORTE Y DEPÓSITO DE UN AEROGENERADOR MARINO SOBRE EL LECHO MARINO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a una pontona flotante sumergible de transporte de un aerogenerador marino desde un puerto hasta una posición de instalación, donde se hace descender la pontona flotante junto con el aerogenerador marino hasta que el cajón base del aerogenerador es depositado sobre el fondo del mar.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En general es conocido en el estado de la técnica un aerogenerador marino que comprende, generalmente, un motor de varias palas y de eje horizontal, un generador eléctrico acoplado mecánicamente al motor, que están fijados al extremo superior de un soporte alargado verticalmente, tal como un mástil o un poste, y un cajón base acoplado mecánicamente al extremo inferior del poste opuesto al extremo superior del poste.
El aerogenerador marino se transporta como una única pieza utilizando un pontona flotante que comprende dos flotadores laterales dispuestos paralelamente y unidos mecánicamente entre sí por una estructura transversal de unión que conecta mecánicamente uno de los extremos de los dos flotadores laterales, que forma una estructura flotante en forma de U. La pontona flotante en U recibe el cajón base del aerogenerador marino por la abertura de la pontona flotante en U.
La pontona flotante transporta el aerogenerador marino hasta la posición de instalación o fondeo sobre el fondo del mar, donde se hace descender la pontona flotante y el cajón del aerogenerador hasta el fondo del mar.
La pontona flotante está equipado con medios de presión distribuidos entre los dos flotadores laterales paralelos para mantener el cajón base entre los dos flotadores laterales paralelos durante el transporte del aerogenerador marino y depositar el aerogenerador marino desde la superficie del mar hasta el fondo del mar.
Estos medios de presión de mantenimiento y depósito del aerogenerador marino entre los flotadores laterales paralelos representan un volumen y un peso elevado de la pontona flotante en forma de U durante el procedimiento de transporte e instalación del aerogenerador marino desde el puerto hasta la posición de instalación sobre el fondo del mar.
SUMARIO
La presente invención busca resolver uno o más de los inconvenientes expuestos anteriormente mediante una pontona de transporte y depósito de un aerogenerador marino sobre el lecho marino como es reivindicada en las reivindicaciones.
El aerogenerador en una única pieza comprende un cajón base encajable dentro del espacio abierto de la pontona en forma de U para el transporte, posicionamiento y depósito del cajón base del aerogenerador marino sobre el fondo del mar, por lastrado sincronizado con agua de mar del cajón base y de la pontona en forma de U. Por lo tanto, el cajón base y la pontona en forma de U son sumergibles a la vez, simultáneamente, y deslatrables separadamente para flotar la pontona en forma de U y dejar depositado sobre el fondo del mar el aerogenerador marino en una única pieza.
La pontona en forma de U comprende dos pontones laterales flotables y sumergibles con ejes longitudinales paralelos a un eje longitudinal horizontal central X, un pontón de unión transversal flotable y sumergible, que acopla mecánicamente entre sí los dos pontones laterales flotables y sumergibles, que se extiende según un eje longitudinal horizontal Y perpendicular al eje longitudinal horizontal central X, y una pluralidad de primeros compartimentos estancos distribuidos uniformemente por los pontones de la pontona en forma de U, que son lastrables y deslastradles con agua de mar, y al menos dos columnas verticales que se extienden hacia arriba desde una cubierta horizontal superior de la pontona en U.
El cajón base encajable dentro del espacio abierto de la pontona en forma de U comprende una pluralidad de segundos compartimentos estancos distribuidos uniformemente por el cajón base lastrables y deslastradles con agua de mar también. El cajón base comprende además dos alas laterales superiores enfrentadas con ejes longitudinales paralelos al eje longitudinal horizontal central X de la pontona en U.
Las alas laterales superiores paralelas están dispuestas a lo largo de correspondientes bordes exteriores enfrentados de la cubierta superior del cajón base. Las columnas verticales comprenden una pluralidad de terceros compartimentos estancos distribuidos uniformemente por las columnas verticales lastradles y deslastradles con agua de mar de manera sincronizada con los primeros compartimentos estancos y los segundos compartimentos estancos.
Los pontones laterales paralelos de la pontona en forma de U comprenden bordes interiores de los pontones laterales paralelos que están configurados para formar correspondientes asientos para las correspondientes alas laterales superiores paralelas del cajón base, de manera que, las alas laterales superiores paralelas se mantienen en contacto físico con los correspondientes asientos laterales superiores por la acción sincronizada del lastrado de la pontona en forma de U y del cajón base.
Los pontones de la pontona en U presentan una sección transversal vertical que tiene una altura de sección transversal inferior a la altura de la sección transversal vertical del cajón base
Otro objeto es un procedimiento de elevación, transporte, posicionamiento y depósito de un aerogenerador marino en una única pieza que comprende un cajón base encajable dentro del espacio abierto de la pontona en forma de U, se transporta un aerogenerador en una pieza desde el sitio de montaje en el puerto hasta la zona de instalación en el mar con la pontona en forma de U, el procedimiento comprende las etapas sucesivas de
• Lastrado parcial de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales alcanzan una altura por encima del nivel de agua que es inferior a la altura de la superficie inferior de las alas laterales superiores del cajón base,
• Desplazamiento horizontal de la pontona en U hasta el cajón base es encajado dentro del espacio abierto de la forma en U,
• Deslastrado parcial de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia arriba hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales entran en contacto físico con las alas laterales superiores del cajón base,
• Deslastrado parcial sincronizado de los primeros compartimentos estancos de la pontona en U y de los segundos compartimentos estancos del cajón base del aerogenerador, hasta que el conjunto cajón base encajado dentro de la forma en U de la pontona alcanzan una situación de flotabilidad,
• Transporte por mar y posicionamiento en el mar del conjunto cajón base encajado dentro de la forma en U de la pontona en la zona de posicionamiento,
• Lastrado sincronizado de los primeros compartimentos estancos de la pontona en U y de los segundos compartimentos estancos del cajón base del aerogenerador hasta que el cajón base es dispuesto sobre el fondo del mar,
• Lastrado total de los primeros compartimentos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia el fondo del mar hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales pierden el contacto físico con la superficie inferior de las alas laterales superiores del cajón base dispuesto sobre el fondo del mar,
• Desplazamiento horizontal de la pontona en U hasta el cajón base es liberado o desencajado del espacio abierto de la forma en U, y
• Deslastrado parcial de los primeros compartimentos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia arriba hasta que la cubierta superior de la pontona en U está por encima del nivel de la superficie del agua.
Una vez que el aerogenerador marino está asentado por gravedad sobre el fondo del mar, la pontona en U se libera con respecto al cajón base aumentando el lastrado de la pontana en U, desplazando horizontalmente esta pontona alejándola del cajón base instalado y, seguidamente, la pontona es reflotada para ser utilizada en la instalación de otros aerogeneradores marinos.
En resumen, el descenso del aerogenerador marino hasta el fondo del mar se realiza mediante el lastrado sincronizado del cajón base y de los pontones laterales y transversal de la pontona en U. La pontona en forma de U es simple de fabricar y sin necesidad de ser equipada con equipos de sujeción y guiado complejos entre los diferentes pontones de la pontona, reduciendo así considerablemente el coste y la complejidad de construcción de la pontona en forma de U.
Por lo tanto, la instalación en el mar de grandes aerogeneradores marinos montados en una única pieza se simplifica con la pontona en forma de U flotable y sumergible simultáneamente al cajón base del aerogenerador, que es encajable en el espacio abierto de la forma en U de la pontona, facilitando el transporte del aerogenerador por mar hasta su sitio de instalación.
BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS
Una explicación más detallada de la invención se da en la siguiente descripción basada en la figura adjunta en la que:
La figura 1 muestra en una vista en perspectiva un cajón base de un aerogenerador marino encajado dentro del espacio abierto de una pontona en forma de U,
La figura 2 muestra en una vista en alzado un detalle de la etapa de depósito del cajón base del aerogenerador marino sobre el fondo del mar, por lastrado sincronizado del cajón base del aerogenerador marino encajado dentro del espacio abierto de la pontona en forma de U,
La figura 3 muestra en una vista en alzado un detalle de las etapas de transporte y posicionamiento del cajón base encajado dentro del espacio abierto de la pontona en forma de U,
La figura 4 muestra en una vista en alzado una sección transversal del cajón base del aerogenerador marino montado en una única pieza,
La figura 5 muestra en una vista en planta del cajón base del aerogenerador marino,
La figura 6 muestra en una vista en alzado una sección transversal de la pontona en forma de U y una vista en planta de la pontona en forma de U.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
En relación con las figuras 1 a 3 y 6, donde se muestra una pontona 111 flotante y sumergible para elevar, transportar, posicionar y depositar o instalar un aerogenerador marino 115 en una única pieza sobre el fondo del mar.
En relación ahora con las figuras 1, 4 y 5, donde se muestra el aerogenerador marino 115 en una única pieza comprende un cajón base 116 paralelepípedo, destinado a reposar o ser instalado sobre el fondo del mar, una torre 118 que tiene un extremo inferior acoplado al cajón base 116 y un extremo superior opuesto al extremo inferior acoplado mecánicamente a una góndola 119 que comprende un rotor de tres palas 121.
En relación ahora con las figuras 1 y 6 donde se muestra la pontona 111 flotante sumergible comprende dos pontones laterales 112 flotantes sumergibles con ejes longitudinales paralelos a un eje longitudinal horizontal central X, un pontón de unión transversal 113 flotante sumergible que acopla mecánicamente entre sí los dos pontones laterales flotantes sumergibles enfrentados, que se extiende según un eje longitudinal horizontal Y perpendicular al eje longitudinal horizontal central X, y al menos dos columnas verticales 114, que se extienden hacia arriba desde la cubierta horizontal superior 113 de la pontona 111 en U.
El pontona 111 en U está especialmente desarrollado para operaciones en el mar y el espacio abierto entre los dos pontones laterales 112 de la forma en U está dimensionado para recibir, encajar y bordear exteriormente el perímetro exterior del cajón base 116 del aerogenerador 115 en una única pieza. El espacio abierto de separación entre los flotadores laterales 112 enfrentados es suficientemente grande para abrazar el cajón base 116 del aerogenerador 115 dentro del espacio abierto de la pontona 111 en forma de U.
Los pontones laterales 112 y el pontón de unión transversal 113 comprenden una pluralidad de primeros compartimentos estancos 711 distribuidos homogéneamente por todo el volumen de los distintos pontones 112, 113 flotantes habilitados para ser lastrados y deslastrados con un fluido de trabajo tal como agua de mar.
Asimismo, el cajón base 116 del aerogenerador 115 marino en una única pieza comprende una pluralidad de segundos compartimentos estancos 511 distribuidos homogéneamente por todo el volumen del cajón base 116, preparados para ser lastrados y deslastrado también con fluido de trabajo, a saber, agua de mar.
Los primeros compartimentos estancos 711 y los segundos compartimentos estancos 511 están adaptados para ser lastrados y deslastrados sincronizadamente para proporcionar una unión que limite cualquier movimiento vertical relativo y cualquier movimiento horizontal relativo entre el cajón base 116, los pontones flotantes 112 y el pontón de unión transversal 113 de la pontona 111 en U, cuando el cajón base 116 está alojado dentro del espacio abierto entre los dos pontones laterales 112 de la forma en U. Esto se debe a que la distribución del peso es importante para la navegabilidad y estabilidad del conjunto pontona 111 en U y aerogenerador 115 en una única pieza, que permite funcionar a la pontona 111 en U de manera estable para desplazar aerogeneradores marinos 115 en una única pieza, realizando el transporte del aerogenerador 115 con seguridad y estabilidad.
El nivel de lastrado y deslastrado de los primeros compartimentos estancos 711, los segundos compartimentos estancos 511 y los terceros compartimentos estancos 712 es función de la etapa de elevación, transporte, posicionamiento y depósito en que se encuentre la instalación del aerogenerador marino 115 en cada instante. Por ejemplo, durante la etapa de transporte los primeros compartimentos estancos 711 y los segundos compartimentos estancos 511 están parcialmente lastrados o deslastrados y cooperan para bloquear cualquier movimiento vertical y horizontal relativo del cajón base 116 con respecto a cada uno de los pontones 112, 113 de la pontona 111 en U.
Si los primeros compartimentos estancos 711 y los segundos compartimentos estancos 511 están parcialmente lastrados o deslastrados ejercen empujes horizontales y verticales en el sentido inverso entre cada una de las dos paredes laterales externas opuestas del cajón base 116 y respectivamente cada una de las paredes laterales internas de los pontones laterales 112 enfrentados y pontón de unión transversal 113 de la pontona 111 en U, impidiendo así cualquier movimiento relativo horizontal y vertical del cajón base 116 con respecto a los pontones flotadores 112, 113 de la pontona 111 en U.
El cajón base 116 comprende dos alas laterales superiores 117 enfrentadas con ejes longitudinales paralelos al eje longitudinal horizontal central X de la pontona 111 en U. Las alas laterales superiores 117 están dispuestas a lo largo de correspondientes bordes exteriores enfrentados de la cubierta superior 611 del cajón base 116 del aerogenerador 115.
Las porciones de la cubierta superior del pontona 111 en U correspondientes a los bordes interiores de los pontones laterales 112 paralelos están configuradas para formar un asiento 713 a las correspondientes alas laterales superiores 117 paralelas del cajón base 116 del aerogenerador.
La pared exterior del cajón base 116 del aerogenerador 115 mira hacia el mar abierto en dirección opuesta a la pared del fondo del espacio abierto de la pontona 111 en forma de U, no comprende un ala lateral. El espacio abierto entre los dos pontones laterales 112 de la forma en U bordea exteriormente en proximidad el resto de tres paredes exteriores del cajón base 116 del aerogenerador 115 en una única pieza.
Si el cajón base 116 del aerogenerador 115 en una única pieza está dispuesto dentro del espacio abierto de la pontona 111 en U, forman una estructura flotante lastrable y deslastradle de manera sincronizada para elevar el cajón base 116 y fondear el cajón base 116 del aerogenerador marino 115 en una única pieza sobre el fondo del mar.
El levantamiento, transporte, posicionamiento y deposito en la posición de instalación sobre el fondo del mar del aerogenerador marino 115 se realiza de acuerdo con el principio de Arquímedes mediante lastrado/deslastrado sincronizado de la pontona 111 en U y del cajón base 116 del aerogenerador marino 115. La elevación se realiza principalmente verticalmente.
En relación ahora con la figura 2, los pontones flotadores 1112, 113 de la pontona 111 en U presentan una sección transversal que tiene una altura de sección inferior a la altura de la sección transversal del cajón base 116 del aerogenerador marinoll5, de manera que, la pontona 111 en forma de U puede encajar el cajón base 116 dentro del espacio abierto de la forma de U, para elevarlo, transportarlo y depositarlo sobre el fondo del mar sin requerir elementos de sujeción o enclavamiento a los pontones 112, 113 de la pontona 111 en U, mediante el lastrando y deslastrando sincronizado con agua de mar de los primeros compartimentos estancos 711 de la pontona 111 en U, de los segundos compartimentos estancos 611 del cajón base 116 del aerogenerador marino 115 y de los terceros compartimentos estancos 712 de las columnas verticales.
Por lo tanto, durante el transporte y depósito sobre el fondo del mar una parte del cajón base 116 se proyecta desde la cubierta inferior 715 de la pontona 111 en U hacia el fondo del mar, de manera que, la cubierta inferior 715 de la pontona 111 en U evita entrar en contacto físico con el fondo del mar.
La parte del cajón base 116 que se proyecta desde la cubierta inferior 715 de la pontona 111 en U hacia el fondo del mar proporciona estabilidad y navegabilidad al conjunto de aerogenerador marino 115 encajado en el espacio abierto de la pontona en U.
Por lo tanto, la cubierta inferior 715 de la pontona 111 en U está por debajo de la superficie del agua del mar y, a su vez, la superficie inferior 411 del cajón base 116 está por debajo de la cubierta inferior 715 de la pontona 111 en U si el aerogenerador marino 115 es elevado desde una zona de montaje para transportar, posicionar y depositar sobre el fondo del mar.
El descenso hasta el fondo del mar del aerogenerador marino 115 es realizado únicamente por lastrado sincronizado de los primeros compartimentos estancos 711 de los pontones laterales 112 y del pontón de unión transversal 113 de la pontona 111 en U, y de los segundos compartimentos estancos 511 del cajón base 116 del aerogenerador marino 115 y de los terceros compartimentos estancos 712 de las columnas verticales 114, de manera que, los pontones 1112, 113 de la pontona 113 en U están en una posición de sumergido activa, sin recurrir a medios de elevación/descenso del aerogenerador 115 por movimiento relativo del aerogenerador 115 con respecto a los pontones 112, 113 de la pontona 111 en U. Los pontones 112, 113 de la pontona 111 en U descienden simultáneamente con el cajón base 116 del aerogenerador marino 115, sin alcanzar en ningún instante el nivel del fondo del mar.
Una vez que el cajón base 116 está depositado sobre el fondo del mar, la etapa de desencajamiento de la pontona 111 en U del cajón base 116 depositado sobre el fondo del mar, se desarrolla un desplazamiento vertical según un eje longitudinal vertical Z perpendicular al eje longitudinal horizontal central X y al eje longitudinal horizontal Y, hacia el fondo del mar para desencajar o liberar las alas laterales superiores 117 del cajón base 116 de los correspondientes asientos 713 de los pontones laterales 112 sin alcanzar o entrar en contacto la cubierta inferior 715 de los pontones laterales con el fondo del mar. Una vez que las alas laterales superiores 117 han dejado de estar en contacto con los correspondientes asientos 713, la pontona 111 en U realiza una maniobra de desplazamiento horizontal según el eje longitudinal horizontal central X en dirección contraria al espacio abierto de la forma en U de la pontona 111 para desencajar o liberar el cajón base 116, que está depositado sobre el fondo del mar, y cuando el cajón base 116 está liberado, es decir, ha perdido el contacto físico con la pontona 111 en U, los primeros compartimentos estancos 711 de los pontones laterales 112 y del pontón de unión transversal 113 de la pontona 111 en U y de los terceros compartimentos estancos 712 de las columnas verticales 114 son deslastrados hasta que la cubierta superior 714 de la pontona 111 en U está por encima del nivel de la superficie del agua, es decir, los pontones 112, 113 de la pontona 111 en U están en una posición de flotación activa.
El resto de las dimensiones, anchura y longitud, de los pontones 112, 113 de la pontona 111 en U son adecuadas para elevar, transportar, posicionar y depositar sobre el fondo del mar el aerogenerador marino 115 montado en una única pieza.
Debido a la forma en U de la pontona 111 flotante, este último presenta en general una rigidez en torsión con respecto al eje longitudinal horizontal central X relativamente baja. Sin embargo, al encajonar el cajón base 116 dentro del espacio abierto de la forma en U y retener el cajón base 116 por medio del lastrado y deslastrado sincronizado de los primeros compartimentos estancos 711, que ejercen un empuje hacia arriba, de la pontona 111 en U y de los segundos compartimentos estancos 511, que ejercen un empuje hacia abajo, del cajón base 116 del aerogenerador marino 115 tanto en el plano horizontal como en el plano vertical, se aumenta la rigidez a la torsión del conjunto pontona 111 en U y aerogenerador marino 115 encajado en esta pontona 111.
Las columnas verticales 114 están enfrentadas una enfrente de la otra, dispuesta sobre pontones laterales 112 enfrentados distintos para proporcionar estabilidad hidrostática y mejorar el comportamiento de la pontona 111 flotante en forma de U. La sección transversal horizontal de las columnas verticales 114 es inferior a la sección de transversal vertical de los pontones laterales 112 por encima de los cuales se elevan las columnas verticales 114, de manera que, si los pontones laterales 112 enfrentados están en posición totalmente sumergidos por lastrado total, el extremo superior de las columnas verticales sobresale por encima del nivel del agua de mar.
Las columnas verticales 114 comprenden también una pluralidad de terceros compartimentos estancos 712, que son lastrables y deslastrares sincrónicamente con los primeros compartimentos estancos 711 de la pontona 111 en U y los segundos compartimentos estancos 511 del cajón base 116 del aerogenerador marino 115.
La acción conjunta por lastrado o deslastrado total o parcial de los terceros compartimentos estancos 712, de los primeros compartimentos estancos 711 y de los segundos compartimentos estancos 511 permiten depositar el aerogenerador 115 sobre el fondo del mar manteniéndolo encajado dentro del espacio abierto de la forma en U de la pontona 111 mientras desciende el conjunto cajón base 116 encajado en el pontona 111 en U.
En resumen, si los pontones 112, 113 de la pontona 111 en U están en posición totalmente sumergida, lastrado máximo, el extremo superior de las columnas verticales 114 están por encima del nivel del agua. La scolumnas verticales 114 proporcionan una estabilidad al conjunto cajón base 116 y pontona 111 durante el descenso hasta el fondo del mar de la pontona 111 y del aerogenerador 115.
Las columnas verticales 114 proporcionan una flotabilidad positiva, que suministra una estabilización al conjunto cajón base 116 encajado en el pontona 111 en U durante el descenso hasta el fondo del mar del conjunto cajón base 111 encajado en el pontona 111 en U para depositar el aerogenerador 115 sobre el fondo del mar.
Las columnas verticales 114 están alejadas unas de las otras y situadas en los extremos de los pontones laterales 112, por tanto, distribuidas de manera homogénea sobre la cubierta superior 714 de la pontona 111 en U. Las columnas verticales 114 permiten reducir la altura de la sección transversal vertical de los pontones 112, 113 de la pontona 111 en U, que permite depositar con seguridad el cajón base en la zona de instalación del aerogenerador marino.
La pontona 111 en U comprende cuatro columnas verticales 114 dispuestas en los correspondientes extremos opuestos de los pontones laterales 112 de la pontona 111 en U, permitiendo obtener un espacio maximizado entre las columnas verticales 114, contribuyendo a la estabilización de la pontona 111 en U.
En relación ahora con las figuras 2 y 3 el procedimiento de elevación, transporte, posicionamiento y depósito del aerogenerador marino 115 sobre el fondo del mar comprende las etapas sucesivas de:
• Lastrado parcial de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales alcanzan una altura por encima del nivel de agua que es inferior a la altura de la superficie inferior de las alas laterales superiores del cajón base,
• Desplazamiento horizontal de la pontona en U hasta el cajón base es encajado dentro del espacio abierto de la forma en U,
• Deslastrado parcial de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia arriba hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales entran en contacto físico con las alas laterales superiores del cajón base,
• Deslastrado parcial sincronizado de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U y de los segundos comportamientos estancos del cajón base del aerogenerador, hasta que el conjunto cajón base encajado dentro de la forma en U de la pontona alcanzan una situación de flotabilidad,
• Transporte por mar y posicionamiento en el mar del conjunto cajón base encajado dentro de la forma en U de la pontona en la zona de posicionamiento,
• Lastrado sincronizado de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U y de los segundos comportamientos estancos del cajón base del aerogenerador hasta que el cajón base es dispuesto sobre el fondo del mar,
• Lastrado total de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia el fondo del mar hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales pierden el contacto físico con la superficie inferior de las alas laterales superiores del cajón base dispuesto sobre el fondo del mar,
• Desplazamiento horizontal de la pontona en U hasta el cajón base es liberado o desencajado del espacio abierto de la forma en U, y
• Deslastrado parcial de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia arriba hasta que la cubierta superior de la pontona en U está por encima del nivel de la superficie del agua.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Una pontona de transporte y depósito de un aerogenerador marino en una única pieza sobre el fondo del mar, caracterizado por que el aerogenerador (115) en una única pieza comprende un cajón base (116) encajable dentro del espacio abierto de la pontona (111) en forma de U para el transporte, posicionamiento y depósito del cajón base (116) del aerogenerador marino (115) sobre el fondo del mar, por lastrado sincronizado con agua de mar del cajón base (116) y de la pontona (111) en forma de U.
2. Pontona de acuerdo con la reivindicación 1, donde la pontona (111) en forma de U comprende dos pontones laterales (112) flotantes sumergibles con ejes longitudinales paralelos a un eje longitudinal horizontal central X, un pontón de unión transversal (113) flotante sumergible, que acopla mecánicamente entre sí los dos pontones laterales (112) flotantes sumergibles, que se extiende según un eje longitudinal horizontal Y perpendicular al eje longitudinal horizontal central X, y una pluralidad de primeros compartimentos estancos (711) distribuidos uniformemente por los pontones (112, 113) lastrables y deslastradles con agua de mar.
3. Pontona de acuerdo con la reivindicación 2, donde la pontona (111) en forma de U comprende además al menos dos columnas verticales (114) que se extienden hacia arriba desde una cubierta horizontal superior (714) de la pontona (111) en U.
4. Pontona de acuerdo con la reivindicación 1, donde el cajón base (116) encajable dentro del espacio abierto de la pontona (111) en forma de U comprende una pluralidad de segundos compartimentos estancos (511) distribuidos uniformemente por el cajón base (116) lastrables y deslastrabas con agua de mar.
5. Pontona de acuerdo con la reivindicación 4, donde el cajón base (116) comprende dos alas laterales (117) superiores enfrentadas con ejes longitudinales paralelos al eje longitudinal horizontal central X de la pontona (111) en U.
6. Pontona de acuerdo con la reivindicación 4, donde las alas laterales (117) superiores paralelas están dispuestas a lo largo de correspondientes bordes exteriores enfrentados de la cubierta superior (611) del cajón base (116) del aerogenerador (115).
7. Pontona de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 4, donde las columnas verticales (114) comprende una pluralidad de terceros compartimentos estancos (712) distribuidos uniformemente por las columnas verticales (114) lastra les y deslastradles con agua de mar de manera sincronizada con los primeros compartimentos estancos (711) y los segundos compartimentos estancos (511).
8. Pontona de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 6, donde los pontones laterales (112) paralelos de la pontona (111) en forma de U comprende bordes interiores de los pontones laterales paralelos están configuradas para formar correspondientes asientos (713) para las correspondientes alas laterales (117) superiores paralelas del cajón base (116).
9. Pontona de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, donde los pontones (112, 113) flotadores de la pontona (111) en U presentan una sección transversal vertical que tiene una altura de sección transversal inferior a la altura de la sección transversal vertical del cajón base (116).
10. Un procedimiento de elevación, transporte, posicionamiento y depósito de un aerogenerador marino en una única pieza que comprende un cajón base (116) encajable dentro del espacio abierto de la pontona (111) en forma de U, caracterizado por que el procedimiento comprende las etapas sucesivas de:
• Lastrado parcial de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales alcanzan una altura por encima del nivel de agua que es inferior a la altura de la superficie inferior de las alas laterales superiores del cajón base,
• Desplazamiento horizontal de la pontona en U hasta el cajón base es encajado dentro del espacio abierto de la forma en U,
• Deslastrado parcial de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia arriba hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales entran en contacto físico con las alas laterales superiores del cajón base, 16
• Deslastrado parcial sincronizado de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U y de los segundos comportamientos estancos del cajón base del aerogenerador, hasta que el conjunto cajón base encajado dentro de la forma en U de la pontona alcanzan una situación de flotabilidad,
• Transporte por mar y posicionamiento en el mar del conjunto cajón base encajado dentro de la forma en U de la pontona en la zona de posicionamiento,
• Lastrado sincronizado de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U y de los segundos comportamientos estancos del cajón base del aerogenerador hasta que el cajón base es dispuesto sobre el fondo del mar,
• Lastrado total de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia el fondo del mar hasta que los asientos laterales superiores de los pontones laterales pierden el contacto físico con la superficie inferior de las alas laterales superiores del cajón base dispuesto sobre el fondo del mar,
• Desplazamiento horizontal de la pontona en U hasta el cajón base es liberado o desencajado del espacio abierto de la forma en U, y
• Deslastrado parcial de los primeros comportamientos estancos de la pontona en U, de manera que, la pontona desarrolla un movimiento vertical hacia arriba hasta que la cubierta superior de la pontona en U está por encima del nivel de la superficie del agua.
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