ES2982128T3 - Plataforma semisumergible en alta mar para soportar una turbina eólica y una instalación de producción de energía eléctrica en alta mar - Google Patents

Abstract

La plataforma semisumergible marina (14) comprende: - al menos tres columnas estabilizadoras (16, 18); - una estructura de celosía (20) que fija las al menos tres columnas estabilizadoras (16, 18) entre sí; - para al menos una de las columnas estabilizadoras (16, 18), una placa perforada sustancialmente horizontal (40) y una fijación (42) dispuesta para fijar la placa perforada sustancialmente horizontal (40) a la columna estabilizadora (16, 18) al menos en una posición de trabajo por debajo de una superficie inferior (32) de la columna estabilizadora (16, 18), creándose una cámara de atenuación de carga de olas (44) que está definida entre la placa perforada sustancialmente horizontal (40) en dicha posición de trabajo y la superficie inferior (32) de la columna estabilizadora (16, 18). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Plataforma semisumergible en alta mar para soportar una turbina eólica y una instalación de producción de energía eléctrica en alta mar

[0001] La presente invención se refiere a turbinas eólicas marinas soportadas por plataformas semisumergibles flotantes.

[0002] El documento US9446822 describe una plataforma de turbina eólica flotante con tres columnas estabilizadoras, cada una equipada con una placa plana de retención de agua unida a la parte inferior de la columna. La placa plana de retención de agua amortigua los movimientos de balanceo, cabeceo y elevación de la plataforma flotante.

[0003] Sin embargo, dichos movimientos solo se amortiguan parcialmente.

[0004] Como consecuencia, existe la necesidad de un sistema de atenuación que permita una reducción más eficiente de los movimientos de balanceo, cabeceo y elevación de la plataforma flotante.

[0005] Con ese fin, la invención se refiere según un primer aspecto a una plataforma semisumergible en alta mar para soportar una turbina eólica, comprendiendo la plataforma semisumergible en alta mar:

- al menos tres columnas estabilizadoras;

- una estructura de armadura que asegura las al menos tres columnas estabilizadoras entre sí;

- para al menos una de las columnas estabilizadoras, una placa perforada sustancialmente horizontal y una sujeción dispuesta para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal a la columna estabilizadora al menos en una posición de trabajo debajo de una superficie inferior de la columna estabilizadora, creando una cámara de atenuación de carga de ondas que se define entre la placa perforada sustancialmente horizontal en dicha posición de trabajo y la superficie inferior de la columna estabilizadora.

[0006] Las cámaras de atenuación debajo de las columnas estabilizadoras ayudan a reducir los movimientos de oscilación, balanceo y cabeceo a través de la combinación de masa añadida y amortiguación, amortiguación viscosa a través de placas perforadas y reducción de las cargas de ondas combinadas que actúan sobre las losas inferiores de las columnas y las placas inferiores perforadas a través de los cambios de fase de tiempo de las cargas de presión. En algunos casos, evita el uso de un control de lastre activo.

[0007] La plataforma semisumergible en alta mar según la invención puede comprender una o varias de las siguientes características, consideradas solas o según eventuales combinaciones técnicamente posibles:

- la columna de estabilización tiene una sección de columna definida tomada perpendicularmente a un eje central de dicha columna de estabilización, presentando dicha sección definida una anchura de columna máxima, teniendo la cámara de atenuación de carga de ondas una altura de cámara tomada a lo largo de dicho eje central, estando comprendida una relación entre dicha altura de cámara y dicha anchura de columna máxima entre 0,2 y 2;

- la altura de la cámara está comprendida entre 3 y 25 metros;

- la placa perforada sustancialmente horizontal tiene un ancho de placa máximo, la relación entre el ancho de placa máximo y el ancho de columna máximo está comprendida entre 0,8 y 1,4;

- al menos una placa perforada adicional está dispuesta en la cámara de atenuación de la carga de ondas, lo que proporciona una amortiguación y atenuación adicionales de la carga de ondas;

- la al menos una placa perforada adicional es sustancialmente horizontal, o sustancialmente vertical, o se extiende en un plano inclinado con respecto tanto a la dirección vertical como a la dirección horizontal;

- la sujeción está dispuesta para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal a la columna de estabilización en una posición retraída más cerca de la superficie inferior de la columna de estabilización que la posición de trabajo; - la sujeción comprende al menos tres vigas, cada viga está sujeta a la placa perforada sustancialmente horizontal y está conectada a una superficie lateral de la columna estabilizadora;

- las al menos tres vigas comprenden al menos tres vigas de red, la fijación comprende una conexión deslizante de cada viga principal a la superficie lateral de la columna estabilizadora;

- una de la viga y la superficie lateral de la columna de estabilización comprende un sujetador, la otra de la viga y la superficie lateral de la columna de estabilización lleva un sujetador complementario superior y un sujetador complementario inferior, que cooperan con el sujetador para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal en la posición de trabajo y en la posición retraída, respectivamente;

- cada columna estabilizadora tiene una sección transversal circular o rectangular;

- la placa perforada sustancialmente horizontal lleva un lastre;

- las al menos tres columnas estabilizadoras comprenden una columna estabilizadora principal para soportar la turbina eólica, teniendo dicha columna estabilizadora principal un tamaño mayor que las otras columnas estabilizadoras; - las al menos tres columnas estabilizadoras comprenden exactamente tres columnas estabilizadoras dispuestas en los vértices de un triángulo;

- las al menos tres columnas estabilizadores comprenden exactamente cuatro columnas estabilizadores, con tres columnas estabilizadores secundarias además de la columna estabilizadora principal, estando dispuestas las tres columnas estabilizadoras secundarias en los vértices de un triángulo y la columna estabilizadora principal en un centro geométrico de dicho triángulo;

- las al menos tres columnas estabilizadoras comprenden exactamente cinco columnas estabilizadoras, con cuatro columnas estabilizadoras secundarias además de la columna estabilizadora principal, estando dispuestas las cuatro columnas estabilizadoras secundarias en los vértices de un cuadrado y la columna estabilizadora principal en un centro geométrico de dicho cuadrado.

[0008] La invención también se refiere a una instalación de producción de energía eléctrica en alta mar, que comprende:

- una plataforma semisumergible flotante en alta mar que tiene las características anteriores;

- una turbina eólica montada en una de las al menos tres columnas estabilizadoras.

[0009] La invención se entenderá mejor al leer la siguiente descripción dada únicamente como un ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, donde:

- la Figura 1 es una vista esquemática, desde el lado, de una instalación de producción de energía eléctrica en alta mar que comprende una plataforma semisumergible flotante en alta mar según una primera realización posible de la invención;

- la Figura 2 es una vista esquemática, desde arriba, de la instalación de producción de energía eléctrica en alta mar de la Figura 1;

- las Figuras 3 y 4 son vistas esquemáticas similares a las de las Figuras 1 y 2, para una segunda realización de la invención;

- las Figuras 5 y 6 son vistas esquemáticas similares a las de las Figuras 1 y 2, para una tercera realización de la invención;

- las Figuras 7 y 8 son vistas esquemáticas similares a las de las Figuras 1 y 2, para una cuarta realización de la invención;

- la Figura 9 es una vista esquemática, desde la parte superior, de una de las placas perforadas de la Figura 1; - la Figura 10 es una vista esquemática, en perspectiva, de la instalación de producción de energía eléctrica en alta mar de las Figuras 7 y 8; y

- la Figura 11 es una vista esquemática, desde el lado, de una columna estabilizadora equipada con medios para mover la placa perforada, mostrándose la placa perforada en su posición retraída.

[0010] La Figura 1 ilustra una instalación en alta mar 10 para producir energía eléctrica.

[0011] La instalación comprende una turbina eólica 12 y una plataforma semisumergible flotante en alta mar 14.

[0012] La plataforma semisumergible flotante en alta mar 14 comprende:

- al menos tres columnas estabilizadoras 16, 18;

- una estructura de armadura 20 que fija las al menos tres columnas estabilizadoras 16, 18 entre sí.

[0013] La turbina eólica 12 está montada en una de las al menos tres columnas estabilizadoras. La columna estabilizadora que lleva la turbina eólica 12 se designará como la columna estabilizadora principal 16 en la descripción a continuación. Las otras columnas estabilizadoras se designarán como columnas estabilizadoras secundarias 18 en la descripción a continuación.

[0014] Las columnas estabilizadoras secundarias 18 están dispuestas para proporcionar la estabilidad óptima de la plataforma, tanto para condiciones cuasi estáticas como dinámicas con cantidades mínimas (masa, tamaño, etc.).

[0015] La turbina eólica 12 típicamente comprende un mástil de soporte 21 sujeto a la parte superior de la columna estabilizadora principal 16, una góndola 22 colocada en el vértice del mástil 21 y un rotor 24 que incluye palas 26 y sujeto a un eje que gira en cojinetes instalados en la góndola 22.

[0016] Los expertos en la materia conocen dicha turbina eólica 12 y no se describirá con más detalle a continuación.

[0017] La plataforma semisumergible flotante en alta mar 14 es, por ejemplo, adecuada para colocarse en una zona donde la profundidad del agua es mayor que 50 m.

[0018] La plataforma flotante 14 está anclada al lecho marino mediante un sistema de amarre, no mostrado.

[0019] El sistema de amarre comprende, por ejemplo, al menos tres líneas de anclaje que acoplan cada columna a un anclaje colocado en el lecho marino.

[0020] Cada columna 16, 18 se extiende respectivamente a lo largo de un eje central A. Cuando la columna tiene una forma cilíndrica, el eje central coincide con el eje del cilindro.

[0021] Los ejes centrales A son, por ejemplo, paralelos entre sí.

[0022] Cada eje central A, en particular, se extiende sustancialmente paralelo al eje a lo largo del cual se extiende el mástil 20 de la turbina eólica 12.

[0023] El eje central A de cada columna 16, 18 es sustancialmente vertical, pero su inclinación con respecto a la horizontal varía según las condiciones climáticas, como el oleaje del mar o el viento.

[0024] Cada columna estabilizadora 16, 18 está delimitada por una superficie externa 30.

[0025] La superficie exterior 30 comprende una superficie inferior 32 girada hacia abajo y una superficie superior 34 girada hacia arriba.

[0026] Las superficies superior e/o inferior suelen ser sustancialmente perpendiculares al eje central A.

[0027] La superficie exterior 30 tiene una superficie lateral 36, que se extiende desde la superficie inferior hasta la superficie superior. La superficie lateral es cilíndrica y rodea el eje central A.

[0028] Como se ilustra en las Figuras 1 y 2, cada columna estabilizadora 16, 18 comprende al menos una carcasa 38. La carcasa define la superficie externa 30. Está al menos parcialmente vacía, para proporcionar flotabilidad a la plataforma semisumergible.

[0029] La parte inferior de cada columna estabilizadora 16, 18 está sumergida en el agua, mientras que la parte superior de cada columna estabilizadora 16, 18 se extiende por encima del nivel del mar.

[0030] Para al menos una de las columnas estabilizadoras 16, 18, la plataforma semisumergible 14 comprende una placa perforada sustancialmente horizontal 40 y una sujeción 42 dispuesta para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal 40 a la columna estabilizadora 16, 18 al menos en una posición de trabajo debajo de la superficie inferior 32 de la columna estabilizadora.

[0031] Una cámara de atenuación de carga de ondas 44 se define entre la placa perforada sustancialmente horizontal 40 en dicha posición de trabajo y la superficie inferior 38 de la columna estabilizadora 16, 18.

[0032] Típicamente, la plataforma semisumergible 14 comprende una placa perforada sustancialmente horizontal 40 y una cámara de atenuación de carga de ondas 44 para cada columna estabilizadora secundaria 18.

[0033] Preferentemente, la plataforma semisumergible 14 comprende dicha placa perforada sustancialmente horizontal 40 y una cámara de atenuación de carga de ondas 44 para la columna estabilizadora primaria 16 también.

[0034] Las cámaras de atenuación de la carga de ondas 44 mejoran la respuesta hidrodinámica de la plataforma a la carga de ondas.

[0035] Se dice que la placa perforada 40 es sustancialmente horizontal ya que se extiende en un plano sustancialmente perpendicular al eje central A de la columna estabilizadora. La placa perforada 40 puede formar un pequeño ángulo con respecto a la horizontal debido al oleaje del mar o al viento. Cuando las condiciones climáticas son tranquilas, la placa perforada 40 es sustancialmente horizontal.

[0036] La placa perforada 40 es sustancialmente paralela a la superficie inferior 32.

[0037] La placa perforada 40 tiene un intervalo de porosidad promedio de 10 % - 50 %, preferentemente 20 % - 40 %. La porosidad se define aquí como la relación entre la sección libre de las perforaciones de la placa perforada y la sección general de la placa perforada.

[0038] La placa perforada 40 tiene dos caras grandes 46, 48, giradas hacia abajo y hacia arriba respectivamente. Como se muestra en la Figura 9, la placa perforada 40 comprende una cantidad de perforaciones 50, que se abren en ambas caras grandes 46, 48. El agua de mar es capaz de circular a través de la placa perforada 40 a través de las perforaciones 50.

[0039] Las perforaciones 50 tienen una sección regular o irregular. Por ejemplo, tienen una sección circular.

[0040] Todas las perforaciones 50 tienen la misma sección. Tienen la misma forma y las mismas dimensiones. De forma alternativa, las perforaciones 50 tienen diferentes secciones. Por ejemplo, un número de perforaciones tienen una sección circular y un número de perforaciones tienen secciones no circulares. Según otro ejemplo, un número de perforaciones tienen un tamaño relativamente menor y un número de perforaciones tienen un tamaño relativamente mayor.

[0041] La forma y el tamaño de las perforaciones 50, así como el espesor de la placa perforada 40, se optimizan para aumentar las pérdidas viscosas a través de las perforaciones y cambiar en el tiempo las cargas de presión máxima que actúan a través de las placas y la losa inferior de la columna, reduciendo por lo tanto la carga de ondas concomitante general, dado el intervalo de porosidad promedio. Son optimizadas a través de pruebas de CFD y de cuenca.

[0042] Las perforaciones 50 se distribuyen sobre al menos el 80 % de la superficie de la placa perforada 40, preferentemente sobre al menos el 90 % de la superficie de la placa perforada 40 y, si es posible, sobre toda la superficie de la placa perforada 40.

[0043] Como se muestra en la Figura 9, las únicas áreas de la placa perforada 40 que no tienen perforaciones 50 están a lo largo del borde de la placa, y donde la sujeción 42 está sujeta a la placa 40.

[0044] Preferentemente, las perforaciones 50 se distribuyen regularmente sobre la placa perforada 40. En otras palabras, la separación entre las perforaciones 50 es idéntica en toda la placa 40.

[0045] Por ejemplo, las perforaciones 50 están dispuestas según una cuadrícula que tiene una malla cuadrada, las perforaciones 50 están ubicadas en las intersecciones entre las filas y las columnas de la cuadrícula como se muestra en la Figura 9.

[0046] La altura de la cámara de atenuación44, tomada a lo largo del eje central A, se elige teniendo en cuenta la sección de la columna estabilizadora 16, 18. La altura de la cámara corresponde a la separación entre la placa perforada 40 y la superficie inferior 32 de la columna estabilizadora.

[0047] La columna estabilizadora 16, 18 tiene una sección de columna definida, tomada perpendicularmente al eje central A de dicha columna estabilizadora. Dicha sección definida presenta un ancho máximo de columna. Si la sección de la columna es circular, el ancho máximo de la columna es el diámetro de la sección circular. Si la sección de columna es rectangular, el ancho máximo de columna es la diagonal de la sección rectangular.

[0048] La altura de la cámara se elige de modo que una relación entre dicha altura de la cámara y dicha anchura máxima de la columna esté comprendida entre 0,2 y 2, preferentemente entre 0,3 y 1.

[0049] La altura de la cámara está comprendida entre 3 y 25 metros, preferentemente entre 5 y 15 metros.

[0050] La altura de la cámara suele ser la misma para todas las cámaras de atenuación44.

[0051] Por lo tanto, las placas perforadas 40 se extienden en el mismo plano sustancialmente horizontal.

[0052] Cuando una columna estabilizadora no está equipada con una cámara de disipación, típicamente la columna estabilizadora principal, las placas inferiores de la cámara de atenuación de las otras columnas están alineadas horizontalmente con el calado de dicha columna estabilizadora principal. En otras palabras, la superficie inferior 32 de dicha columna estabilizadora y las placas perforadas 40 de las otras columnas se extienden sustancialmente en el mismo plano horizontal.

[0053] La geometría de las cámaras de atenuación está optimizada para maximizar su eficiencia tanto para la reducción de las cargas de onda vertical pico como para los movimientos inducidos por las columnas. Esto se logra eligiendo adecuadamente la combinación de la distancia entre la placa perforada 40 y la losa inferior de la columna anterior, la extensión y las perforaciones de la placa 40 (índice de porosidad, disposición de las perforaciones). Estos parámetros se calibran a través del modelado numérico de fluidos (CFD) y las pruebas de cuenca.

[0054] Las placas perforadas 40 y las cámaras de atenuación 44 de las columnas estabilizadoras secundarias 18 son típicamente idénticas.

[0055] La placa perforada 40 y la cámara de atenuación 44 de la columna estabilizadora principal 16, generalmente son diferentes de las de las columnas estabilizadoras secundarias 18.

[0056] Ventajosamente, al menos una placa perforada adicional está dispuesta dentro de la cámara de atenuación 44 (Figura 3). Está dispuesta para proporcionar una amortiguación viscosa adicional de la carga de ondas y mejorar aún más la eficiencia hidrodinámica.

[0057] La al menos una placa perforada adicional es sustancialmente horizontal, o sustancialmente vertical, o se extiende en un plano inclinado con respecto tanto a la dirección vertical como a la dirección horizontal.

[0058] Por ejemplo, una o varias placas perforadas horizontales adicionales 52 están dispuestas en niveles intermedios entre la superficie inferior 32 de la columna estabilizadora y sustancialmente la placa perforada horizontal 40, para mejorar la eficiencia hidrodinámica.

[0059] Alternativa o adicionalmente, una o varias placas perforadas verticales 54 están dispuestas para reducir los movimientos horizontales inducidos por ondas de primer orden a través de la reducción apropiada de la carga de ondas (amortiguación y reducción de las cargas de presión máxima), creando subcámaras perforadas en la base de las columnas estabilizadoras.

[0060] La sujeción 42 está dispuesta para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal 40 a la columna estabilizadora 16, 18 en una posición retraída más cerca de la superficie inferior 32 de la columna estabilizadora que la posición de trabajo.

[0061] En otras palabras, la sujeción 42 está adaptada para permitir que la placa perforada sustancialmente horizontal 40 se sujete a la columna estabilizadora 16, 18 en dos posiciones diferentes: la posición de trabajo y la posición retraída.

[0062] La posición de trabajo se representa en las Figuras 1, 3, 5, 7 y 10. La posición retraída se representa en la Figura 11.

[0063] En la posición retraída, el calado de la plataforma flotante 14 se reduce. Por lo tanto, la posición retraída es particularmente adaptada durante la construcción flotante y las etapas de ensamblaje de la plataforma 14 y la instalación de producción 10. La posición de trabajo proporciona una eficiencia hidrodinámica óptima y es particularmente adaptada durante la operación de producción de energía activa.

[0064] El sujetador 42 comprende al menos tres vigas verticales, cada viga está sujeta a la placa perforada sustancialmente horizontal 40 y está conectada a la superficie lateral 36 de la columna estabilizadora 16, 18.

[0065] Las al menos tres vigas comprenden al menos tres vigas principales 56.

[0066] La sujeción 42 comprende una conexión deslizante 58 de cada viga principal 56 a la superficie lateral 36 de la columna estabilizadora.

[0067] Las vigas principales 56 cooperan con las conexiones deslizantes 58 para guiar la placa perforada 40 cuando la placa perforada se mueve entre su posición retraída y su posición de trabajo.

[0068] El número de vigas principales 56 se elige de manera que dicho guiado se pueda realizar satisfactoriamente, sin que la placa se incline con respecto a la horizontal.

[0069] Típicamente, las al menos tres vigas comprenden exactamente tres vigas principales 56 desplazadas angularmente entre sí alrededor del eje central A de la columna estabilizadora.

[0070] Las al menos tres vigas comprenden también varias vigas secundarias 60.

[0071] El número de vigas secundarias 60 se elige de tal manera que las vigas primarias y secundarias, juntas, sujeten de forma segura la placa perforada a la columna estabilizadora, en la posición de trabajo, mientras que las vigas primarias sujetan la o las placas en la posición retraída.

[0072] Típicamente, el número de haces secundarios 60 se elige de modo que el número total de haces esté comprendido entre 3 y 12, preferentemente entre 4 y 10, típicamente entre 6 y 8.

[0073] Por ejemplo, la sujeción 42 comprende tres vigas primarias 56 y cinco vigas secundarias 60.

[0074] Las vigas 56, 60 se desplazan angularmente de forma regular entre sí alrededor del eje central A de la columna de estabilización. Si es posible, se disponen con el mismo número de vigas secundarias 60 entre dos vigas primarias 56, más o menos una viga.

[0075] En el ejemplo representado en las figuras, dos vigas secundarias 60 están interpuestas entre las vigas primarias primera y segunda 56, dos vigas secundarias 60 están interpuestas entre las vigas primarias segunda y tercera 56, y una viga secundaria 60 está interpuesta entre las vigas primarias tercera y primera 56.

[0076] Las vigas 56, 60 son vigas metálicas, por ejemplo, con un diámetro circular de 20 pulgadas (aproximadamente 70 cm).

[0077] Las vigas 56, 60 son sustancialmente paralelas al eje central A de la columna estabilizadora y son paralelas entre sí.

[0078] El extremo inferior 62 de cada viga está rígidamente sujeto a la placa perforada 40.

[0079] La conexión deslizante 58 comprende un manguito fijado a la superficie lateral 36 de la columna estabilizadora, donde la columna principal 56 se recibe de forma deslizante.

[0080] Una de la viga 56, 60 y la superficie lateral 36 de la columna estabilizadora comprende un sujetador 64, la otra de la viga 56, 60 y la superficie lateral 36 de la columna estabilizadora llevan un sujetador complementario superior 66 y un sujetador complementario inferior 68, que cooperan con el sujetador 64 para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal 40 en la posición de trabajo y en la posición retraída, respectivamente.

[0081] En el ejemplo representado en las Figuras 10 y 11, la superficie lateral 36 de la columna estabilizadora lleva un sujetador 64 para cada viga 56, 60.

[0082] Cada viga 56, 60 lleva un sujetador complementario superior 66 y un sujetador complementario inferior 68.

[0083] El sujetador complementario superior 66 está ubicado por encima del sujetador complementario inferior 68.

[0084] Las sujeciones y las sujeciones complementarias son de cualquier tipo adaptado. Por ejemplo, el sujetador comprende una brida y el sujetador complementario comprende otra brida adaptada para ser atornillada a la brida del sujetador.

[0085] En una variante (no representada en las Figuras), cada viga 56, 60 lleva un sujetador 64. La superficie lateral 36 de la columna estabilizadora lleva un sujetador complementario superior 66 y un sujetador complementario inferior 68 para cada viga.

[0086] Para mover la placa perforada 40 entre la posición retraída y la posición de trabajo, la plataforma flotante 14 comprende, para cada viga principal 56, un cabrestante 69 y un cable o una cadena 70 conectada al extremo superior 71 de la viga principal 56 (Figura 11).

[0087] En el ejemplo representado en la Figura 11, el cabrestante 69 está sujeto en la superficie superior 34 de la columna estabilizadora. El cable o cadena 70 se extiende sustancialmente horizontalmente desde el cabrestante 69 hasta una polea deflectora 72 dispuesta en el borde de la superficie superior 34, y verticalmente desde la polea deflectora 72 hasta el extremo superior 71 de la viga principal 56.

[0088] Para bajar la placa perforada 40 desde su posición retraída hasta la posición de trabajo, se accionan los cabrestantes 69 asociados a todas las vigas principales 56, de modo que los cables o cadenas 70 se desenrollan simultáneamente.

[0089] Para levantar la placa perforada 40 de su posición de trabajo a la posición retraída, se accionan los cabrestantes 69 asociados a todas las vigas principales 56, de tal manera que se enrollan los cables o cadenas 70.

[0090] Los cabrestantes 69 están sujetos de forma extraíble a la columna estabilizadora. Cuando se completan las operaciones de descenso/elevación, se retiran los cabrestantes.

[0091] La sujeción 42 está diseñada para que las vigas externas 56, 60 distribuyan uniformemente las cargas que actúan sobre la o las placas perforadas de la cámara de atenuación 44.

[0092] Las vigas principales 56 son más largas que las vigas secundarias 60.

[0093] La longitud de las vigas secundarias 60 es tal que las vigas secundarias 60 permanecen sumergidas por debajo del nivel del mar tanto en la posición de trabajo como en la posición retraída de la placa perforada 40.

[0094] La longitud de las vigas principales 56 es tal que los extremos superiores 71 de las vigas principales 56 permanecen por encima del nivel del mar tanto en la posición de trabajo como en la posición retraída de la placa perforada 40.

[0095] En la posición retraída, los extremos superiores 71 de las vigas principales 56 permanecen por debajo de la superficie superior 34 y no sobresalen por encima de la columna estabilizadora.

[0096] Típicamente, las columnas estabilizadores 16, 18 tienen una sección transversal circular, tomada perpendicularmente al eje central (Figuras 2, 6, 8, 10). Según otra variante, las columnas estabilizadores 16, 18 tienen una sección transversal rectangular, posiblemente con esquinas redondeadas (Figura 3). Según otra variante, las columnas estabilizadoras 16, 18 tienen una sección transversal de cualquier otra forma. La forma de la sección transversal se determina según un equilibrio entre el coste de construcción y la eficiencia hidrodinámica.

[0097] La placa perforada sustancialmente horizontal 40 tiene una forma idéntica a la sección transversal de la columna de estabilización 16, 18. Si la sección transversal es circular, la placa perforada 40 es circular. Si la sección transversal es rectangular, la placa perforada 40 es rectangular.

[0098] La relación entre el ancho máximo de la placa y el ancho máximo de la columna está comprendida entre 0,8 y 1,4, preferiblemente 1 y 1,2.

[0099] Si la placa es circular, el ancho máximo de la placa es el diámetro de la placa circular. Si la placa es rectangular, el ancho máximo de la placa es la diagonal de la placa rectangular.

[0100] Como consecuencia, la placa perforada no se extiende mucho más allá del perímetro exterior de la columna estabilizadora, y se facilita el amarre lateral del muelle y el levantamiento de mástiles y turbina con grúa de muelle.

[0101] Como se indicó anteriormente, las columnas estabilizadoras 16, 18 tienen su eje central A sustancialmente vertical. Alternativamente, las columnas estabilizadoras secundarias 18 tienen su eje central A inclinado con respecto a la dirección vertical.

[0102] La columna estabilizadora principal 16 es de mayor volumen que las columnas estabilizadoras secundarias 18, para sostener el peso de la turbina eólica 12.

[0103] La estructura de armadura 20 que asegura las al menos tres columnas estabilizadoras 16, 18 entre sí es ventajosamente como se define en la solicitud de patente francesa presentada con el número FR1874136.

[0104] La estructura de armadura 20 comprende vigas 74 conectadas a las columnas estabilizadoras a través de refuerzos y placas de corte (Figura 10).

[0105] La carcasa 38 de cada columna estabilizadora comprende una losa superior y una losa inferior, no aparentes en las Figuras, que definen las superficies superior e inferior 34, 36 respectivamente.

[0106] Las vigas 74 están sujetas a las losas superior e inferior, como se muestra en las Figuras 3 y 5. Alternativamente, las vigas 74 se fijan a las losas superiores y a las placas perforadas 40 de las cámaras de disipación, como se muestra en la Figura 1.

[0107] La estructura de armadura 20 está diseñada para minimizar las cargas de las ondas que actúan sobre la estructura de armadura mientras se transfieren las cargas de restauración entre las columnas de estabilización para garantizar la estabilidad general de la instalación flotante.

[0108] En los ejemplos representados en las Figuras 1 a 4, 7 y 8, dos columnas estabilizadoras dadas están conectadas entre sí por dos vigas principales 74. Cada viga principal es un perfil tubular, cilíndrico, que tiene una gran sección circular.

[0109] Alternativamente, las vigas principales tubulares 74 se reemplazan por vigas principales hechas de una red de perfiles de secciones pequeñas, como se muestra en las Figuras 5 y 6.

[0110] A continuación se describen varios ejemplos de la disposición general de las columnas estabilizadoras 16, 18 en la plataforma semisumergible en alta mar 14.

[0111] Según una primera realización, las al menos tres columnas estabilizadoras comprenden exactamente tres columnas estabilizadoras dispuestas en los vértices de un triángulo.

[0112] Comprende una columna estabilizadora principal 16 y dos columnas estabilizadoras secundarias 18.

[0113] Las tres columnas estabilizadoras 16, 18 están dispuestas, por ejemplo, como se describe en la solicitud de patente francesa presentada con el número FR1874136.

[0114] Las tres columnas estabilizadores 16, 18 tienen secciones transversales circulares (Figuras 1 y 2).

[0115] En la segunda realización, representada en las Figuras 3 y 4, las al menos tres columnas estabilizadores comprenden exactamente tres columnas estabilizadores dispuestas en los vértices de un triángulo. Comprende una columna estabilizadora principal 16 y dos columnas estabilizadores secundarias 18.

[0116] Las tres columnas estabilizadoras 16, 18 están dispuestas, por ejemplo, como se describe en la solicitud de patente francesa presentada con el número FR1874136.

[0117] Las tres columnas estabilizadoras 16, 18 tienen secciones transversales rectangulares con esquinas redondeadas (Figuras 3 y 4).

[0118] Según una tercera realización, las al menos tres columnas estabilizadoras comprenden exactamente cuatro columnas estabilizadoras, con tres columnas estabilizadoras secundarias 18 además de la columna estabilizadora principal 16.

[0119] Las tres columnas estabilizadoras secundarias 18 están dispuestas en los vértices de un triángulo y la columna estabilizadora principal 16 está ubicada en el centro geométrico de dicho triángulo.

[0120] El triángulo es, por ejemplo, sustancialmente equilátero.

[0121] Según una cuarta realización, las al menos tres columnas de estabilización comprenden exactamente cinco columnas de estabilización, con cuatro columnas de estabilización secundarias 18 además de la columna de estabilización principal 16.

[0122] Las cuatro columnas estabilizadoras secundarias 18 están dispuestas en los vértices de un cuadrado y la columna estabilizadora principal 16 está ubicada en el centro geométrico de dicho cuadrado.

[0123] En todas las realizaciones, las columnas estabilizadoras, especialmente sus tamaños, están diseñadas para reducir la necesidad de lastre permanente.

[0124] El lastrado se consigue con agua o con un material sólido de alta densidad tal como hormigón, concreto mineral o cualquier otro material adaptado.

[0125] El lastre 76 se encuentra en la base de la columna estabilizadora, dentro de la carcasa 38 (Figuras 3 y 5).

[0126] Alternativamente, la placa perforada sustancialmente horizontal 40 soporta el lastre 76 (Figuras 1,5, 7). En este caso, el lastre está dispuesto en la parte superior de la placa perforada 40, o es la placa perforada 40.

[0127] Según otra alternativa, una parte del lastre 76 se encuentra dentro de la columna de estabilización, y otra parte del lastre 76 nace de la placa perforada.

[0128] Las columnas estabilizadoras secundarias generalmente se cargan con la misma cantidad de lastre 76. La columna estabilizadora primaria generalmente se carga con una cantidad diferente de lastre 76 (Figuras 1, 3 y 5).

[0129] Según un ejemplo representado en la Figura 5, la columna estabilizadora principal se carga con lastre líquido 76, mientras que las columnas estabilizadoras secundarias se cargan con lastre sólido 76.

[0130] El lastre 76 mejora la estabilidad general aunque reduce la altura metacéntrica.

[0131] La columna estabilizadora 16, 18 son de patines de acero armado (estándar de alta mar), de hormigón armado preesforzado estructural, con hormigón de densidad normal u hormigón ligero. La estructura de armadura 20 está hecha de acero u hormigón.

[0132] La placa perforada 40 está hecha de acero, hormigón o una combinación de los mismos.

[0133] Las selecciones de materiales se realizan en la etapa de diseño del proyecto para optimizar los costos de fabricación y transporte con los detalles del proyecto, al tiempo que se cumplen los criterios del proyecto relacionados con los movimientos máximos de la plataforma

[0134] Según una variante, la fijación 42 de la placa perforada 40 a la columna estabilizadora correspondiente no comprende vigas conectadas a la superficie lateral 36 de la columna estabilizadora. En cambio, la fijación 42 comprende una estructura de armadura que conecta la placa perforada 40 a la superficie inferior 32 de la columna estabilizadora.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Plataforma semisumergible en alta mar (14) para soportar una turbina eólica (12), la plataforma semisumergible en alta mar (14) comprende:

- al menos tres columnas estabilizadores (16, 18);

- una estructura de armadura (20) que sujeta las al menos tres columnas estabilizadores (16, 18) entre sí;

- para al menos una de las columnas estabilizadores (16, 18), una placa perforada sustancialmente horizontal (40) y una sujeción (42) dispuesta para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal (40) a la columna estabilizadora (16, 18) al menos en una posición de trabajo debajo de una superficie inferior (32) de la columna estabilizadora (16, 18),creando una cámara de atenuación de carga de ondas (44) que se define entre la placa perforada sustancialmente horizontal (40) en dicha posición de trabajo y la superficie inferior (32) de la columna estabilizadora (16, 18).

2. Plataforma semisumergible en alta mar según la reivindicación 1, donde la columna de estabilización (16, 18) tiene una sección de columna definida tomada perpendicularmente a un eje central (A) de dicha columna de estabilización (16, 18), presentando dicha sección definida una anchura de columna máxima, teniendo la cámara de atenuación de carga de ondas (44) una altura de cámara tomada a lo largo de dicho eje central (A), estando comprendida una relación entre dicha altura de cámara y dicha anchura de columna máxima entre 0,2 y 2.

3. Plataforma semisumergible en alta mar según la reivindicación 2, donde la altura de la cámara está comprendida entre 3 y 25 metros.

4. Plataforma semisumergible en alta mar según la reivindicación 2 o 3, donde la placa perforada sustancialmente horizontal (40) tiene una anchura de placa máxima, estando comprendida la relación entre la anchura de placa máxima y la anchura de columna máxima entre 0,8 y 1,4.

5. Plataforma semisumergible en alta mar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde al menos una placa perforada adicional (52, 54) está dispuesta en la cámara de atenuación de carga de ondas (44), proporcionando amortiguación y atenuación adicionales de la carga de ondas.

6. Plataforma semisumergible en alta mar según la reivindicación 5, donde la al menos una placa perforada adicional (52, 54) es sustancialmente horizontal, o sustancialmente vertical, o se extiende en un plano inclinado con respecto tanto a la dirección vertical como a la dirección horizontal.

7. Plataforma semisumergible en alta mar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde la sujeción (42) está dispuesta para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal (40) a la columna estabilizadora (16, 18) en una posición retraída más cerca de la superficie inferior (32) de la columna estabilizadora (16, 18) que la posición de trabajo.

8. Plataforma semisumergible en alta mar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la fijación (42) comprende al menos tres vigas (56, 60), estando cada viga (56, 60) sujeta a la placa perforada sustancialmente horizontal (40) y estando conectada a una superficie lateral (36) de la columna estabilizadora (16, 18).

9. Plataforma semisumergible en alta mar según la reivindicación 8, donde las al menos tres vigas comprenden al menos tres vigas principales (56), donde la fijación (42) comprende una conexión deslizante (58) de cada viga principal (56) a la superficie lateral (36) de la columna estabilizadora (16, 18).

10. Plataforma semisumergible en alta mar según la reivindicación 8 o 9, donde una de la viga (56, 60) y la superficie lateral (36) de la columna estabilizadora (16, 18) comprende un sujetador (64), la otra de la viga (56, 60) y la superficie lateral (36) de la columna estabilizadora (16, 18) lleva un sujetador complementario superior (64) y un sujetador complementario inferior (66), que cooperan con el sujetador (64) para sujetar la placa perforada sustancialmente horizontal (40) en la posición de trabajo y en la posición retraída, respectivamente.

11. Plataforma semisumergible en alta mar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde cada columna estabilizadora (16, 18) tiene una sección transversal circular o rectangular.

12. Plataforma semisumergible en alta mar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde la placa perforada sustancialmente horizontal (40) lleva un lastre (76).

13. Plataforma semisumergible en alta mar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde las al menos tres columnas estabilizadoras (16, 18) comprenden una columna estabilizadora principal (16) para soportar la turbina eólica (12), teniendo dicha columna estabilizadora principal (16) un tamaño mayor que las otras columnas estabilizadoras (18).

14. Plataforma semisumergible en alta mar según la reivindicación 13, donde:

- las al menos tres columnas estabilizadoras (16, 18) comprenden exactamente tres columnas estabilizadoras dispuestas en los vértices de un triángulo; o

- las al menos tres columnas estabilizadoras (16, 18) comprenden exactamente cuatro columnas estabilizadoras, con tres columnas estabilizadoras secundarias (18) además de la columna estabilizadora principal (16), las tres columnas estabilizadoras secundarias (18) están dispuestas en los vértices de un triángulo y la columna estabilizadora principal (16) en un centro geométrico de dicho triángulo; o

- las al menos tres columnas estabilizadoras (16, 18) comprenden exactamente cinco columnas estabilizadoras, con cuatro columnas estabilizadoras secundarias (18) además de la columna estabilizadora principal (16), estando las cuatro columnas estabilizadoras secundarias (18) dispuestas en los vértices de un cuadrado y la columna estabilizadora principal (16) en un centro geométrico de dicho cuadrado.

15. Instalación de producción de energía eléctrica en alta mar (10), que comprende:

- una plataforma semisumergible flotante en alta mar (14) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14;

- una turbina eólica (12) montada en una de las al menos tres columnas estabilizadoras (16, 18).