ES2982258T3 - Sistema de amarre desconectable - Google Patents

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Abstract

Un sistema de amarre desconectable para estructuras flotantes semisumergibles en alta mar. Una boya desconectable tiene una serie de líneas de amarre que incluyen una cadena de boyas entre la cadena de amarre y la boya. La cadena de amarre y la cadena de boyas están conectadas a través de un conector de amarre de tres vías, con la tercera conexión configurada para tirar del conector de amarre hasta un punto de amarre en la estructura. En una primera configuración, la boya está desconectada y sostiene las cadenas de amarre para su recuperación a poca profundidad para ser tirada. En una segunda configuración, las líneas de amarre se tiran a través de los conectores de amarre, proporcionando así un amarre extendido a la estructura con la cadena de boyas dejada como catenaria entre la boya y el punto de amarre. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de amarre desconectable
La presente invención se refiere a sistemas de amarre para estructuras flotantes semisumergibles costa afuera y, en particular, aunque no exclusivamente, a un sistema de amarre desconectable para aerogeneradores flotantes costa afuera.
La energía eólica es una fuente de energía renovable reconocida y muy utilizada. Ahora se buscan ubicaciones costa afuera para los aerogeneradores, ya que se pueden obtener mayores rendimientos de energía eólica y hay menos restricciones espaciales en comparación con las situadas costa adentro. Los primeros aerogeneradores costa afuera se formaron sobre una cimentación de monopilotes enterrada en el lecho marino. El uso de camisas, siendo estas una cimentación construida como una estructura de rejilla de acero que habitualmente descansa sobre cuatro pilotes, se desarrollaron porque eran más robustos en relación con el tamaño de la cimentación a mayores profundidades y tipos específicos de subsuelo. Para acceder a aguas más profundas y reducir los costes de construcción en comparación con las camisas, actualmente se utilizan aerogeneradores flotantes costa afuera (FOWT, por sus siglas en inglés de "floating offshore wind turbines").
Se prevé que los FOWT tendrán que desconectarse en una serie de puntos de su vida útil. Esto se debe particularmente al aumento del tamaño y la altura de las turbinas, lo que hace que el movimiento a nivel de la góndola sea mayor, complicando las reparaciones importantes costa afuera. Esto se vuelve más engorroso porque el agua es con frecuencia demasiado profunda para las embarcaciones con grúa autoelevable, que están fijados al lecho marino y, por consiguiente, hay que utilizar embarcaciones de grúa flotantes. El movimiento en la punta de la grúa de las grúas flotantes es significativamente mayor que el de una embarcación con grúa autoelevable. Cuando las turbinas están unidas a una camisa, dichos movimientos son significativamente menores o insignificantes debido a que las camisas están ancladas y fijada al lecho marino.
Las Figuras 1a a 1c muestran la técnica anterior de una disposición típica de un FOWT semisumergible de múltiples columnas sobre sus amarres extendidos. La Figura 1a muestra el semisumergible 4, conectado a las líneas de amarre 20a que se conectan a anclas en el lecho marino. Dichos amarres extendidos tienen cada línea de amarre conectada individualmente a cada esquina de la instalación que permanece en un rumbo fijo. Para mayor claridad, solo se ilustran tres líneas de amarre; sin embargo, habitualmente, es posible que se requieran entre seis y nueve líneas de amarre para el diseño. El conducto ascendente dinámico de cable de alimentación 10 se ilustra en un perfil de suave ondulación con elementos flotantes 12. La Figura 1b muestra la disposición en alzado.
El detalle 1c es una disposición típica para tirar de una línea de amarre utilizando un cabrestante 13 desde la parte superior de la columna, desviado alrededor de una polea 14 y a través de una disposición de conexión hembra 15 en el semisumergible. El cabrestante está conectado al extremo del conector de amarre 16 y cuando está completamente ensamblado, el cordón de alambre del cabrestante se desconecta.
Hay una variedad de tipos de conectores de amarre disponibles como en la técnica anterior; por consiguiente, el diseño que se muestra es solo a efectos ilustrativos.
Esta disposición es típica no solo en semisumergibles, sino también en una variedad de otras estructuras flotantes amarradas y barcos.
Una desventaja de estas disposiciones es que desconectar y volver a conectar un FOWT costa afuera es una operación larga y costosa, ya que habitualmente tienen entre tres y nueve líneas de amarre además de dos cables de alimentación dinámicos. La conexión de las líneas de amarre y del sistema de cables de alimentación implica localizar, inspeccionar, levantar y conectar el extremo de cada línea individualmente al FOWT. Durante este tiempo, el FOWT deberá mantenerse en posición mediante remolcadores. El enganche puede ser un proceso largo y difícil, especialmente en aguas profundas o si el área está congestionada con plataformas, embarcaciones u otras estructuras flotantes y sus amarres. El halado del cable de alimentación dinámico se realiza después de haber finalizado el enganche del amarre y el propio enganche del cable puede ser de larga duración, con los consiguientes riesgos de daños. El documento US2015/252791 A1 divulga un sistema de amarre desconectable que comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1.
Otras embarcaciones flotantes, como los barcos, utilizan sistemas de amarre de torreta que son un amarre de un solo punto (SPM, por sus siglas en inglés de "single point mooring") donde las líneas de amarre llegan a un punto central alrededor del cual el barco gira por medio una rótula. Los sistemas de amarre de torreta se utilizan normalmente en entornos más hostiles donde se pueden reducir las cargas sobre el sistema de amarre permitiendo que el barco se aproe al viento o capee el temporal. El documento US2007/0264889 divulga una boya de torreta sumergida desconectable que proporciona un amarre de un solo punto (SPM) para una embarcación. La boya tiene los puntos de conexión de amarre en un radio, significativamente más pequeño que la anchura de la embarcación y mucho más pequeño que la longitud de la embarcación, y se hala la boya y se asegura a la embarcación. La torreta es geoestacionaria y la embarcación se aproa al viento a su alrededor en virtud de una rotación en respuesta al viento, las olas y la corriente.
El documento WO2016069636 divulga un sistema de boyas desconectables para FOWT. En este sistema, los cables de alimentación están soportados por la boya mientras que las líneas de amarre están conectadas en la disposición de amarre extendida estándar, separadas de la boya e individualmente a cada columna. Una desventaja de esta disposición es que el cable o cables de alimentación tienen que mantener la boya desconectable en posición cuando están desconectados, para no sufrir daños por el movimiento de la boya. Asimismo, la boya puede volverse muy grande en aguas profundas debido al peso de los cables y presentar una restricción en las operaciones marinas.
Como cada esquina de una estructura flotante semisumergible puede estar separada 50 m - 150 m, no es práctico utilizar una boya de torreta sumergida de tan grandes dimensiones. Los diseños actuales de boyas de torreta desconectables solo se conectarían a un único punto del semisumergible y, por consiguiente, es muy probable que la estructura asimétrica gire alrededor de este punto, retorciendo los amarres y el cable unos alrededor de los otros, a menos que se incorpore una rótula, lo que aumenta significativamente el coste y la complejidad. Si se incorpora una rótula, el semisumergible se aproaría al viento interfiriendo con la rótula situada en la góndola de la turbina para girar las palas en el rumbo óptimo.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de amarre desconectable para estructuras flotantes semisumergibles costa afuera que evite o mitigue una o más desventajas de la técnica anterior.
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de amarre desconectable para estructuras flotantes semisumergibles costa afuera, que comprende:
una boya que incluye medios para conectarse y desconectarse de la estructura;
una pluralidad de líneas de amarre;
comprendiendo cada línea de amarre una cadena de amarre, teniendo la cadena de amarre un primer extremo conectado a un ancla en el lecho marino;
al menos una línea de amarre que también comprende una cadena de boya, estando un primer extremo de la cadena de boya conectado a un segundo extremo de la cadena de amarre a través de un conector de amarre y estando un segundo extremo de la cadena de boya conectado a la boya;
en donde, en uso: en una primera configuración, la boya está desconectada de la estructura y la cadena de boya soporta la cadena de amarre, impidiendo que el conector de amarre entre en contacto con el lecho marino; y en una segunda configuración, la boya está conectada a la estructura y se hala la cadena de amarre a través del conector de amarre hasta un punto de amarre en la estructura para tensar la cadena de amarre, proporcionando así un amarre extendido a la estructura, estando la cadena de boya en una catenaria.
De esta forma, se pueden disponer cadenas de amarre desde puntos de amarre alrededor de la estructura con el mismo patrón que para un amarre extendido, con las ventajas de que cada una también está unida a la boya desconectable y, por tanto, solo es necesario halarla desde una profundidad de agua poco profunda. Si bien se utiliza el término cadena, se entenderá que puede referirse a elementos de cordón de alambre, cable o cuerda o a cualquier elemento que forme parte de una línea de amarre estándar.
Preferentemente, los medios para conectar y desconectar la boya desconectable de la estructura no tienen rótula. De esta forma, el sistema de amarre impide que la estructura se aproe al viento y es más económico que otros sistemas de boya de torreta.
Preferentemente, en la segunda configuración, la tensión de amarre sobre la boya se aplica desde no más de un lado de la boya. Cuando hay una cadena de boya presente, no se aplica tensión a la boya desde esa línea de amarre, ya que la tensión se aplica en su lugar al punto de amarre. En una realización, todas las líneas de amarre incluyen una cadena de boya. De esta forma, no se aplica tensión de amarre a la boya.
Podrá haber al menos una línea de amarre en la que el segundo extremo del amarre esté conectado directamente a la boya, proporcionando esta línea de amarre tensión de amarre a la boya. Preferentemente, solo hay una línea de amarre de este tipo en la boya. Como alternativa, puede haber una pluralidad de tales líneas de amarre, pero están todas conectadas a la boya por un solo lado. De esta forma, se aplica tensión de amarre en la boya desde una primera dirección. Una pluralidad de tales líneas de amarre puede estar situada en un lado de la boya y proporcionar tensión de amarre sobre un arco de menos de 180 grados. Más preferentemente, el arco es menor o igual a 130 grados. El arco puede ser menor o igual a 90 grados. El arco puede ser menor o igual a 45 grados. Preferentemente, hay dos líneas de amarre que constan únicamente de una cadena de amarre. La fuerza ambiental actúa sobre la boya a través de los amarres en un solo lado de la boya.
Preferentemente, el conector de amarre es un conector de tres vías, que proporciona una primera conexión a la cadena de amarre, una segunda conexión a la cadena de boya y una tercera conexión para su empalme al punto de amarre en la estructura.
En una realización, la tercera conexión proporciona un conector de acoplamiento para la conexión a un cabrestante u otra disposición de halado similar. De esta forma, la tercera conexión es como en las disposiciones de la técnica anterior para conectar y tirar de líneas de amarre en la segunda configuración. La cadena de amarre y el conector para la tercera conexión pueden estar alineados, siendo la segunda conexión perpendicular a la primera y tercera conexiones. Como alternativa, cada conexión proporciona un pivote para que el conector de acoplamiento asuma la posición dependiendo de la tensión aplicada en cada conexión. De esta forma, se puede halar la línea de amarre mediante disposiciones conocidas.
La al menos una línea de amarre que también comprende una cadena de boya puede comprender además una segunda cadena de amarre, teniendo la segunda cadena de amarre un primer extremo conectado a un ancla en el lecho marino y un segundo extremo conectado al conector de amarre. Adicionalmente, la al menos una línea de amarre que también comprende una cadena de boya, puede comprender además una tercera cadena de amarre, teniendo la tercera cadena de amarre un primer extremo conectado a un ancla en el lecho marino y un segundo extremo conectado al conector de amarre. De esta forma, se puede utilizar una única cadena de boya y un conector de amarre para halar múltiples cadenas de amarre hasta un punto de amarre. Se apreciará que el conector de amarre sería un conector de cuatro o cinco vías, respectivamente.
Se puede conectar más de una cadena de amarre a una única ancla en el lecho marino. De esta forma, las líneas de amarre de una única ancla pueden estar situadas en diferentes puntos de amarre de la estructura.
La boya puede estar completamente sumergida tanto en la primera como en la segunda configuración, en uso. La boya puede estar conectada a un lado inferior de la estructura. El lado inferior puede ser una quilla. De esta forma, la boya puede considerarse como un tapón situado debajo de la estructura y conectado a cualquier base de columna o punto central de la estructura. La boya tendrá unas dimensiones mucho menores que las de la estructura. Como alternativa, la boya puede estar parcialmente sumergida tanto en la primera como en la segunda configuración, en uso. La boya se puede sujetar a un lado de la estructura. La boya se puede sujetar a una columna de una estructura. Las estructuras flotantes de una sola columna son particularmente adecuadas para que la boya se sujete al lado. De esta forma, la boya siempre perfora la superficie del agua, cuando esté desconectada, de modo que pueda identificarse fácilmente cuando la estructura se saca a flote para amarrarla. La posición de la boya en el agua podrá controlarse por la longitud de las líneas de amarre calculadas en función del peso y la profundidad del mar, o lastrando la boya.
Preferentemente, las cadenas de boya son más ligeras que las cadenas de amarre. Se puede seleccionar una cadena de calibre más ligero para las cadenas de boya, ya que no soportan tensión cuando la estructura está amarrada.
Preferentemente, la boya también incluye una conexión para cables. Los cables se pueden usar para transportar alimentación o señales de comunicación. La boya también puede incluir conexiones para conductos ascendentes. Se pueden utilizar conductos ascendentes flexibles para transportar fluidos o gases. De esta forma, los cables de alimentación y/o los conductos ascendentes se pueden enganchar internamente a las instalaciones internas o del lado superior de la estructura.
Más preferentemente, se proporciona un colector en la boya. De esta forma, la continuidad entre dos o más conductos ascendentes se puede lograr cuando la boya está desconectada. Esto es particularmente ventajoso para aplicaciones eólicas flotantes costa afuera, donde, de lo contrario, se producirá una interrupción en el circuito eléctrico cuando los extremos del cable estén tendidos sobre el lecho marino a cierta distancia.
Preferentemente, la estructura flotante semisumergible es una estructura flotante semisumergible de múltiples columnas. De esta forma, los puntos de amarre podrán estar situados en cada columna, aunque en su lugar, una columna puede tener la boya conectada a la misma. Sin embargo, se podría considerar cualquier estructura flotante que tenga grandes dimensiones para provocar que se aproe al viento, tal como embarcaciones, buques, barcazas o pontones. Preferentemente, también la estructura flotante semisumergible soporta una turbina eólica.
Puede haber una pluralidad de boyas unidas a la estructura flotante semisumergible, habiendo una cadena de boya que conecta las boyas entre sí. De esta forma, se puede disponer una boya en cualquier ubicación donde se requieran cables/conductos ascendentes dinámicos a lo largo de la estructura, manteniendo las boyas posiciones relativas cuando están en la primera configuración.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para amarrar una estructura flotante semisumergible costa afuera, que comprende las etapas:
(a) proporcionar un sistema de amarre desconectable según el primer aspecto;
(b) conectar la boya a la estructura;
(c) halar un conector de amarre hasta un punto de amarre en la estructura para tensar la cadena de amarre en cada una de las líneas de amarre que también comprenden una cadena de boya;
(d) y extender de ese modo las líneas de amarre alrededor de la estructura.
El método puede incluir sumergir completa o parcialmente la boya. En la etapa (b), la boya se puede conectar a un lado inferior de la estructura o sujetarse a un lado de la estructura.
El método puede incluir la etapa adicional de desconectar el sistema de amarre desconectable de la estructura flotante semisumergible costa afuera. La etapa de desconexión puede comprender liberar el sistema de amarre desconectable de manera controlada bajando las líneas de amarre y la boya utilizando cabrestantes u otros métodos conocidos en la técnica anterior. Como alternativa, la etapa de desconectar puede comprender liberar el sistema de amarre desconectable mediante un método de liberación de emergencia donde los conectores de amarre y la boya caen por gravedad hasta una profundidad de equilibrio. Esto tiene la importante ventaja de que el sistema de amarre se puede desconectar rápidamente, pero aun así los amarres, la boya y los cables se dejan en una configuración segura, listos para una reconexión eficiente.
En la descripción que sigue, los dibujos no están necesariamente a escala. Determinadas características de la invención se pueden mostrar exageradas en escala o de forma algo esquemática, y algunos detalles de elementos convencionales pueden no mostrarse en aras de una mayor claridad y concisión. Debe reconocerse plenamente que las diferentes enseñanzas y características de las realizaciones analizadas a continuación pueden emplearse por separado o en cualquier combinación adecuada para producir los resultados deseados.
En consecuencia, los dibujos y descripciones deben considerarse de naturaleza ilustrativa y no restrictiva. Asimismo, la terminología y fraseología utilizadas en el presente documento se utilizan únicamente con fines descriptivos y no deben interpretarse como limitativas de su alcance. Estando el alcance de protección definido por las reivindicaciones.
A continuación, se describirán, únicamente a modo de ejemplo, diversas realizaciones de la invención con referencia a los dibujos, en los que:
las Figuras 1a, 1b y 1c son ilustraciones de un sistema de amarre para estructuras flotantes semisumergibles costa afuera según la técnica anterior;
las Figuras 2a, 2b y 2c son ilustraciones de un sistema de amarre para estructuras flotantes semisumergibles costa afuera mostradas en una segunda configuración según una realización de la presente invención;
las Figuras 3a, 3b y 3c son ilustraciones del sistema de amarre de las Figuras 2a, 2b y 2c mostrado en una primera configuración según una realización de la presente invención;
las Figuras 4a a 4f ilustran las etapas para conectar el sistema de amarre de las Figuras 2a-2c desde la primera configuración a la segunda configuración;
las Figuras 5a, 5b, 5c y 5d ilustran una boya en el sistema de amarre de las Figuras 2a, 2b y 2c;
las Figuras 6a y 6b son ilustraciones de un sistema de amarre para estructuras flotantes semisumergibles costa afuera mostradas en una segunda configuración según una realización adicional de la presente invención;
las Figuras 7a-e ilustran realizaciones adicionales de sistemas de amarre según unas realizaciones de la presente invención;
las Figuras 8a, 8b y 8c ilustran otras realizaciones adicionales de sistemas de amarre según unas realizaciones de la presente invención;
las Figuras 9a y 9b ilustran aún otra realización adicional de un sistema de amarre según una realización de la presente invención;
las Figuras 10a, 10b y 10c ilustran una estructura semisumergible de una sola columna con una boya conectada al lado de la estructura según una realización de la presente invención; y
las Figuras 11a y 11b son ilustraciones de un sistema de amarre para una estructura flotante semisumergible en forma de barcaza costa afuera según una realización de la presente invención.
Inicialmente, se hace referencia a las Figuras 2a a 2c que ilustran un sistema de amarre, indicado, en general, por el número de referencia 11, conectado a una estructura flotante semisumergible costa afuera 4, comprendiendo el sistema 11 una boya 24 y líneas de amarre 20a-c, con cadenas de boya 22b,c según una realización de la presente invención.
En la Figura 2, la estructura flotante semisumergible costa afuera 4 es un semisumergible de tres columnas que se encuentra flotando en el mar rompiendo la línea de flotación 2. Mientras se muestra un semisumergible de tres columnas, la estructura flotante semisumergible costa afuera podría ser cualquier estructura flotante que soporte una turbina eólica 6. Los semisumergibles de múltiples columnas habitualmente se seleccionan como se ilustra en la técnica anterior, Figura 1a-c. La boya 24 está conectada al lado inferior o quilla de una columna exterior del semisumergible 4 y las líneas de amarre 20a-c están conectadas al semisumergible 4 a través de la boya 24.
La Figura 2a muestra una disposición similar a la técnica anterior de las Figuras 1a-c con el mismo tamaño de turbina 6, semisumergible 4 y líneas de amarre 20a a 20c. En la vista en planta hay pocas diferencias obvias aparte de las líneas de amarre adicionales o "líneas de boya", a las que se denominarán cadenas de boya, 22b y 22c que se encuentran debajo del semisumergible 4. La línea de amarre 20a es una cadena de amarre que en un primer extremo está anclada al lecho marino 21 y en un segundo extremo está conectada a la boya 24. La línea de amarre 20a es como se conoce en la técnica y, aunque se la denomina cadena de amarre, puede ser una cadena, un cordón de alambre, una cuerda o cualquier otra línea similar utilizado para anclar sistemas de amarre. Las líneas de amarre 20b,c son también cadenas de amarre que en un primer extremo también están ancladas al lecho marino 21. En un segundo extremo están conectados a un conector de amarre 18 que a su vez está conectado a una cadena de boya 22b,c. De nuevo, aunque se las denomine cadena de amarre o de boya, estas pueden ser una cadena, un cable, un cordón de alambre, una cuerda o cualquier otra línea similar utilizada para anclar sistemas de amarre. El otro extremo de la cadena de boya 22b,c está conectado a la boya 24. El conector de amarre 18 es un conector de tres vías, ya que además de conectarse a la cadena de amarre 20b,c y a la cadena de boya 22b,c, también tiene una conexión como en la técnica anterior para tirar de una línea de amarre utilizando un cabrestante 13 desde la parte superior de la columna, que se desvía alrededor de una polea 14 y a través de una disposición de conexión hembra 15 en el semisumergible 4 en el punto de amarre 25b,c.
La Figura 2b muestra un alzado de la misma disposición, en el que la línea de amarre 20a está conectada a la boya desconectable 24, que está conectada a la quilla de un semisumergible en una columna. Las líneas de amarre 20b y 20c están conectadas al semisumergible en los puntos de amarre 25b,c; sin embargo, las líneas de boya adicionales 22b se muestran discurriendo desde la boya hasta el punto de conexión o punto de amarre 25b,c en el semisumergible para las líneas de amarre principales.
El detalle 2c muestra que el conector de amarre 18 tiene un diseño diferente con una conexión para la "línea de boya" o cadenas de boya 22b,c. La disposición de halado del cabrestante, la polea y el conector hembra permanecen esencialmente sin variaciones, acoplándose el conector 18 a un receptor en el punto de amarre de la estructura. La cadena de amarre 20 asumirá las cargas ambientales sobre el semisumergible a través de la disposición de conectores 15/18 y la cadena de boya 22b,c colgará en una configuración de catenaria floja de la boya 24. En esta Figura, la cadena de boya se muestra más pequeña que la cadena de amarre, ya que no asume las grandes cargas ambientales en servicio.
La boya 24 se conecta/desconecta fácilmente del casco semisumergible y soporta los amarres 20 y los cables de alimentación 10 a mayor profundidad en el agua; pero evita la necesidad de rótulas controlando el rumbo del semisumergible 4. Además, cuando se hala la boya hacia la quilla de la estructura, si la elevación de la parte superior de la boya está por encima del nivel del agua, o el compartimento interno puede hacerse estanco, los cables de alimentación se pueden conectar al sistema eléctrico de la estructura sin necesidad de manipular el cable de alimentación dinámico, lo que supone una importante mejora de seguridad junto con una reducción de costes.
Cuando se conecta a la estructura 4, la boya 24 transfiere las cargas de amarre desde un arco de direcciones limitado, generalmente solo desde las líneas de amarre 20b,c que están conectadas dentro de ese arco. Por lo tanto, la boya 24 solo experimenta tensión de amarre desde una dirección, siendo esta la línea de amarre 20a conectada directamente al lecho marino 21. Las cargas de amarre en las líneas 20b,c las experimenta directamente la estructura 4, siendo las cadenas de boya 22b,c redundantes cuando se halan las cadenas de amarre 20b,c a través del conector de amarre 18 a los puntos de amarre 25b,c en la estructura 4. Con las cadenas de amarre 20b,c haladas para tensar las líneas de amarre 20a-c, el semisumergible 4 está amarrado en la misma disposición de amarre extendida que en la técnica anterior, Figuras 1a-c.
El amarre 20b,c y la cadena de boya 22b,c serán una línea continua con una conexión entre cada tramo que, se conecta a su vez al semisumergible 4 en el punto de amarre 25b,c.
La Figura 3 ilustra la disposición de la boya 24 ahora desconectada en un estado sumergido antes de la llegada o después de la salida del semisumergible 4. La boya desconectada 24 puede considerarse como una primera configuración del sistema de amarre 11 y la boya 24 conectada a la estructura 4, como se muestra en las Figuras 2ac, se considera la segunda configuración.
La Figura 3a muestra la disposición en el estado desconectado, primera configuración, en una vista en planta con la boya 24 y las líneas de amarre 20a a 20c. Las líneas de amarre 20b y 20c están conectadas a la boya a través de "líneas de boya", es decir, las cadenas de boya 22b y 22c y los conectores de amarre 18b y 18c.
La Figura 3b muestra la disposición en alzado, mostrando la boya 24 bajada a mayor profundidad en el agua para evitar la quilla de los barcos que pasan. La línea de amarre 20b está en una catenaria similar a la línea de boya 22b y, por tanto, la disposición es estable en el agua, sin tener que bajar ninguna de las líneas de amarre o cable o cables de alimentación al lecho marino 21.
El detalle 3c muestra el conector 18 en su estado desconectado y girado aproximadamente a 90 grados de su orientación conectada, en la catenaria de amarre. Haciendo que la conexión de la cadena de amarre 20b,c y la cadena de boya 20b,c al conector de amarre 18 sea una conexión pivotada, para que cada una pueda girar respecto a la otra, el conector de amarre 18 puede girar para cambiar el ángulo entre las conexiones. La cadena de boya 22 se muestra con un calibre más pequeño, ya que solo asume el peso de la línea de amarre 20 y las fuerzas ambientales submarinas sobre la boya desconectable 24. Al reducir el tamaño de la cadena de la boya, esto también reduce la flotabilidad requerida de la boya desconectable 24, reduciendo aún más los costes.
Por tanto, la boya 24 permite el soporte de todas las líneas de amarre 20a-c cuando están desconectadas, ya sea estando conectadas directamente a la boya 20a o soportadas a través de una cadena de 'boya' corta 22b,c, lo cual es redundante cuando el semisumergible 4 está completamente conectado.
Al introducir la longitud adicional de la "cadena de boya" en las catenarias de las líneas de amarre cuando se desconectan del semisumergible, la flotabilidad necesaria para mantener las líneas de amarre y el cable de alimentación en el agua se reduce debido a una pretensión más baja.
Ahora se hace referencia a las Figuras 4a-f de los dibujos que ilustran el procedimiento típico mediante el cual se hala una boya 24 hacia un semisumergible 4 y cada línea de amarre 20b,c se conecta a la estructura para lograr un estado de amarre permanente. Las Figuras 4a-f muestran el método de conectar la boya 24 y las líneas de amarre 20a-c al semisumergible 4. Para una mayor claridad, no se muestra el conducto ascendente dinámico 10 y en los bocetos solo se ilustran dos líneas de amarre; sin embargo, generalmente se utilizará el mismo método cuando haya más de dos líneas de amarre, por ejemplo, 3, 6, 8, 9, 12, 15 o 16.
La Figura 4a muestra la boya 24, debajo del semisumergible 4, que tiene un cabrestante 34 en una de las columnas con un cordón de alambre del cabrestante que pasa a través de la columna y conectado a la boya 24 debajo de la quilla. La línea de amarre 20a está conectada a un ancla del lecho marino y a la boya. La línea de amarre 20b está conectada a un ancla del lecho marino y a la cadena de boya 22b a través del conector de amarre 18b. La cadena de boya 22b está conectada a la boya 24. Para apoyar la operación de conexión, se coloca cerca una embarcación de apoyo 30 con un vehículo de operación remota (ROV, por sus siglas en inglés de "Remote Operate Vehicle") 32 como soporte.
La Figura 4b muestra la boya 24 halada en el semisumergible 4. La línea de amarre 20a se encuentra ahora bajo una tensión ligeramente mayor y conectado con el semisumergible 4 a través de la boya 24.
La Figura 4c muestra el cabrestante 34 reubicado para poder halar los amarres hasta el semisumergible. Se ha bajado un cordón de alambre de cabrestante 36 desde el cabrestante hasta las inmediaciones del conector de amarre 18b. El ROV 32 del barco de soporte 30 se utiliza para conectar el cordón de alambre de cabrestante al conector de amarre 18b para poder halarlo hacia el semisumergible 4.
La Figura 4d muestra el cordón de alambre de cabrestante 36 conectado al conector de amarre 18b y cómo se ha comenzado a halar hacia el semisumergible 4. A medida que se hala el cordón de alambre de cabrestante 36, aumenta la tensión en la línea de amarre 20b y disminuye la tensión en la cadena de boya 22b. En ese momento el ángulo del conector de amarre 18b se vuelve más vertical. Es decir, se mueve desde la posición que se muestra en la Figura 3c a la posición que se muestra en la Figura 2c.
La Figura 4e muestra el conector de amarre 18b acercándose a su posición final. En este punto, la tensión está principalmente en la línea de amarre 20b y en el cordón de alambre de halado de cabrestante 36 con la cadena de boya 22b colgando floja. En este momento, el ángulo del conector de amarre 18a ha pasado de la vertical y está cerca de su ángulo conectado final. Una de las características clave de esta disposición es que el ángulo del conector de amarre 18b puede orientarse con relativa facilidad con respecto a la línea de halado, facilitando no solo la conexión submarina de la línea de cabrestante, pero también evitando tener que tener embarcaciones de manipulación de anclas empujando con gran fuerza para facilitar la conexión. Esto redujo significativamente la dependencia de la alta tensión y la posición del barco y tiene ventajas significativas en la reducción de los riesgos y el consumo de combustible en la operación.
La Figura 4f muestra el conector de amarre 18b que se ha halado hacia el semisumergible y ensamblado en el punto de amarre 25b, listo para desconectar el cordón de alambre de cabrestante. El cordón de alambre de cabrestante y el cabrestante ahora se pueden reubicar en las otras líneas de amarre para permitir la conexión. Una vez finalizado el enganche de las líneas de amarre, el o los conductos ascendentes dinámicos se pueden halar la corta distancia dentro de la estructura desde la parte superior de la boya hasta la ubicación final o se pueden conectar sistemas a bordo sin necesidad de halados adicionales, finalizando así el enganche de amarres y conductos ascendentes.
El sistema y el método de la invención muestran ventajosamente que las líneas de amarre y los conductos ascendentes se pueden halar desde una profundidad de agua poco profunda. Por lo tanto, la operación de halado es relativamente corta y no requiere recoger desde el lecho marino, lo que puede ser un proceso largo con los consiguientes riesgos de que las líneas de amarre se retuerzan, de navegación restringida y manteniendo un espacio de seguridad con otras infraestructuras submarinas. Por lo tanto, el tamaño del cabrestante y la longitud del cordón de alambre necesarios son mucho menores.
La transferencia de carga es más gradual y controlable que recoger cada línea de amarre desde el lecho marino. Todas las líneas de amarre ya están bajo tensión, sin torsión, ampliamente en el azimut final y fuera del lecho marino, 10 que permite a la embarcación realizar el halado a mayor latitud en su rumbo para la operación. Normalmente, tiene que dirigirse a la ubicación de halado.
Una vez que ha finalizado el enganche del amarre de los cables o conductos ascendentes, que ya están conectados a la boya, se puede enganchar internamente y a las instalaciones del lado superior. Los cables pueden transferir alimentación, señales de comunicación y similares, mientras que los conductos ascendentes pueden transferir fluidos, gases u otros cables.
Se comprenderá que el sistema de amarre 11 se puede desconectar para que la disposición vuelva a la primera configuración, véanse las Figuras 3a a 3c, desde la segunda configuración, véanse las Figuras 2a a 2c. Esta desconexión se puede lograr mediante la liberación controlada de los cabrestantes en métodos conocidos por los expertos en la técnica. Sin embargo, en la presente invención, existe la oportunidad de hacer del sistema de amarre 11 un sistema de desconexión de emergencia/ultra rápida mediante liberación remota del cable/conducto ascendente y los amarres de sus conectores. La liberación repentina de las líneas de amarre y la boya provocará que caigan a una posición de equilibrio en el agua por gravedad en la disposición de la primera configuración sin ninguna disposición de bajado mecánico.
La operación de enganche y desconexión es significativamente más corta y segura con movimientos mínimos de la embarcación y un manejo mínimo o nulo de largas líneas de amarre hacia/desde el lecho marino, reduciendo así el riesgo y el coste de enganche y desconexión de un FOWT.
Con referencia ahora a las Figuras 5a-d, se ilustra una realización de una boya desconectable que muestra la configuración de líneas de amarre y cables de alimentación/conducto ascendente dinámico cuando se desconectan de la quilla del semisumergible.
La Figura 5a ilustra la boya desconectable desde arriba, con seis líneas de amarre para ilustrar cómo se logra habitualmente un espacio de seguridad entre cadenas de boya adyacentes 22c-f. La boya 24 es circular con un cuerpo cónico acortado. La boya 24 tiene un elemento flotante adicional de mayor diámetro sobre un arco de aproximadamente 120 grados, para dotar de flotabilidad adicional a las líneas de amarre más pesadas 20a y 20b, que comprende únicamente las cadenas de amarre, además de dotar de un punto de unión para las cadenas de boya 22c y 22f. Las cadenas de amarre de las líneas de amarre 20a y 20b están conectadas directamente a la estructura de la boya. Las cadenas de boya 22c y 22d, junto con 22e y 22f, están más separadas para minimizar el riesgo de choques.
La Figura 5b muestra la boya en una vista en perspectiva con los conductos ascendentes dinámicos 10 entrando en el lado inferior de la boya 24 con un refuerzo de curvatura 28 para controlar la curvatura, pasando a través de la boya 24 hasta la sección superior donde se pueden dejar colgando en la parte superior de un tubo en I 26. La Figura 5c ilustra la boya 24, los conductos ascendentes dinámicos 10 y las líneas de amarre 20a,b y cadenas de boya 22c-22f desde abajo.
La Figura 5d muestra en sección transversal la boya por la que los dos conductos ascendentes 10a,b entran en los dos tubos en I 26a,b para conectarse entre sí en la disposición de colector 17 con una única conexión a un tercer conducto ascendente 10c. La conectividad entre el tercer conducto ascendente 10c y la boya 24 se realiza a través de un conector 19, que normalmente se espera que sea un sello estanco para proteger el conducto ascendente 10c cuando la boya se baja al agua. De este modo, los cables de alimentación o de fluido dentro de los conductos ascendentes 10a,b tienen conectividad y se evitan roturas durante el despliegue o la desconexión. Aunque se muestran dos conductos ascendentes 10a,b, se comprenderá que se puede realizar una conectividad similar a través de un colector 17 para cualquier número de conductos ascendentes y cables de alimentación o de fluido.
La Figura 6 ilustra una realización alternativa con la boya 24 conectada al lado inferior o quilla de una columna central de un semisumergible 5 y todas las líneas de amarre 20a-c conectadas al semisumergible 5 a través de la boya 24. Las Figuras 6a y 6b muestran un semisumergible 5 desde arriba y un alzado lateral completo con un sistema de amarre 11. La boya 24 está conectada a una columna central 7 del semisumergible y, por consiguiente, mientras está inmediatamente debajo de la turbina eólica 6, lo que facilita la conexión del cable de alimentación 10, no es la posición deseable para las conexiones de las líneas de amarre. Por lo tanto, las líneas de amarre 20a a 20c, tienen todas cadenas de boya 22a-c y se halan hacia los puntos de amarre en las columnas periféricas como se ha descrito anteriormente en el presente documento con referencia a las Figuras 4a-f. Las cadenas de boya 22a a 22c están bajo una tensión mínima cuando la boya 24 está conectada a la estructura flotante 5. En el estado desconectado, las cadenas de boyas soportarán las líneas de amarre a través de los conectores, como se ilustra en las Figuras 3a-c. En esta realización, no se aplica tensión de amarre a la boya 24 desde ninguna dirección.
Las Figuras 7a a 7e ilustran la disposición por la que 2 líneas de amarre están conectadas a una única cadena de boya y un único conector de amarre.
Las Figuras 7a y 7e ilustran la disposición de un sistema de amarre en la primera configuración según una realización adicional de la presente invención. En esta disposición los pares de cadenas de amarre 20b, 20e; 20c, 20f se empalman conjuntamente en el conector de amarre 18. A este respecto, cada par también comparte una única cadena de boya 22b, 22c, respectivamente. Esta disposición reduce el número de conectores de amarre y de cadenas de boya y reduce aún más el tiempo de enganche del sistema. Si bien se muestran dos cadenas de amarre conectadas a cada conector de amarre, puede haber tres o más. También podría haber distintos números de cadenas de amarre en cualquiera de los conectores.
Las Figuras 7b y 7c ilustran un detalle típico de disposición del punto de empalme de las cadenas de amarre 20b,e al conector de amarre, utilizando un diseño alternativo de conector de amarre 18b que incluye un plato de tres puntos 23, lo que permite múltiples, planos independientes de movimiento de las cadenas de amarre. La Figura 7d ilustra la misma disposición y vista que la Figura 7c, que muestra el conector de amarre 18 siendo halado hacia el punto de amarre 25 en la estructura 4.
Ahora, con referencia a las Figuras 8a a 8c, se ilustran dos realizaciones alternativas de sistemas de amarre que utilizan múltiples boyas para lograr un rápido enganche y desconexión, según una realización adicional de la presente invención. Estas disposiciones pueden ser preferibles cuando es necesario que los cables/conductos ascendentes entren en diferentes columnas en un semisumergible.
La Figura 8a muestra una vista en planta de tres boyas desconectables 24a, 24b y 24c, conectadas entre sí por tres cadenas de boyas 22a, 22b y 22c. Cada boya también tiene una cadena de amarre 20a, 20b y 20c que está conectada a un ancla en el lecho marino. En esta realización, los puntos de amarre están en una boya alternativa. Las cadenas de boya son ligeramente más largas que la distancia entre cada boya, para que cuando están conectadas a un semisumergible queden flojas, pero cuando todas las boyas están desconectadas, mantengan las boyas en una hilera bajo el agua, resistiendo la componente horizontal de tensión en las líneas de amarre.
La Figura 8b ilustra la disposición conectada en alzado con la cadena de boya 22b colgando floja entre las boyas 24a y 24b. Esta vista es la misma en los otros dos alzados del semisumergible.
La Figura 8c ilustra el uso de dos boyas solo cuando la ubicación de la boya 24c se reemplaza por una conexión entre las dos cadenas de boyas 22b y 22c y la cadena de amarre 20c, que puede ser el conector de amarre como se ilustra en la Figura 3. En esta ilustración solo se muestran tres líneas de amarre, si se utilizara un número mayor, tal como seis, las líneas de amarre 20e y 20f podrían conectarse directamente a las boyas 24b y 24a respectivamente.
Estas boyas adicionales pueden evitar la necesidad de halar las líneas de amarre, ya que ya están conectadas a la estructura. Esta utilización de más de una boya es particularmente ventajosa cuando los dos cables de alimentación parten de ubicaciones diferentes del semisumergible.
Las Figuras 9a y 9b ilustran una configuración de amarre alternativa, lo que permite dos cadenas de amarre 20a,b; 20c,d; 20e,f compartir un ancla 40a,b,c respectivamente, y en el caso de múltiples FOWT, una disposición que permite cuatro cadenas de amarre adicionales, como lo ilustran los dos pares de amarres 20g y 20h, que se conectan a otros FOWT.
El sistema de amarre 11 tiene un gran ángulo entre las cadenas de amarre 20a,b; 20c,d; 20e,f s que están unidas a cada columna y, por consiguiente, el conector de amarre 18 puede estar conectado a una única cadena de amarre o bien a dos cadenas de amarre adyacentes 20a,f, como se ilustra en la Figura 9b. Esta disposición representa una eficiencia muy alta con respecto a minimizar el coste de instalación de los anclajes, pero también a reducir la duración de la conexión y los riesgos a un nivel significativamente más bajo.
Las Figuras 10a, 10b y 10c ilustran una estructura flotante de una sola columna 42 que se puede denominar larguero, en el que la boya 44 como alternativa está conectada al lado de la columna. En esta disposición, la boya tiene forma de "herradura" para permitir maniobrar la estructura hasta su posición y unir la boya mecánicamente a la estructura. Los principios de conexión de la boya al lado pueden ser similares a los utilizados para una estructura semisumergible de múltiples columnas. Debido al calado de la estructura, una característica de seguridad preferida es que la boya tenga una sección 46 que atraviese la superficie del agua para identificar su ubicación y el punto de entrada del larguero. No es necesario halar la boya verticalmente, ya que se trata principalmente de una conexión horizontal entre la boya y la estructura, aunque es prudente cierta capacidad de lastre de la boya para permitir un ajuste preciso del asiento y el calado de la boya.
La Figura 10b ilustra que el cable de alimentación 10 está conectado a la boya 44 y asciende a través de un tubo vertical 46 por encima de la superficie del agua. Esto evita tener que halar el cable de alimentación verticalmente y permite una conexión en seco por encima de la línea de agua. Las ayudas para la navegación, tales como luces y formas se espera que estén en la parte superior de este tubo para informar a otros usuarios marinos del obstáculo submarino.
La Figura 10c ilustra la disposición alternativa de la boya que se extiende por encima de la línea de flotación. Esta disposición permitirá observar de cerca el proceso de acoplamiento de la boya y la estructura, mejorando la seguridad de la operación de conexión y desconexión.
Las líneas de amarre 20a a 20f se muestran conectadas a la boya de tal manera que las cargas sobre la estructura se transfieren a través de la boya. Como alternativa, las líneas de amarre se pueden halar a una conexión del casco con un conector de amarre y una disposición de cadena de boya, como se ilustra en la Figura 2c o 7d. Este punto de amarre al casco puede estar por encima o por debajo de la boya.
La Figura 10b ilustra los conectores de amarre 25c, 25d que se muestran unidos a la estructura encima de la boya con las cadenas de boya 22c, 22d colgando verticalmente y flojas.
La Figura 10c ilustra el conector de amarre 25b que se muestra unido a la estructura debajo de la boya con la cadena de boya 22b colgando verticalmente y floja. Esta disposición tiene la ventaja estructural de que cuando el entorno carga las líneas de amarre 20b hay una fuerza de separación mínima entre la boya y el larguero y cuando el entorno carga las líneas de amarre 20c, 20b hay una fuerza que empuja el larguero hacia la boya.
Las Figuras 11a a 11b ilustran una realización alternativa con la boya 24 conectada al lado de una barcaza 5 con la línea de amarre 20a conectada directamente a la boya. Las líneas de amarre 20b, 20c se conectan a la estructura utilizando los conectores 25a, 25b y, por consiguiente, conectado a la boya utilizando cadenas de boya 22a, 22b, respectivamente. El conducto ascendente 10 se puede conectar al nivel de la plataforma de superficie en esta configuración; sin embargo, también se puede realizar una conexión por el lado inferior como se ilustra en la Figura 2.
La principal ventaja de la presente invención es que proporciona un sistema de amarre desconectable para estructuras semisumergibles costa afuera que combina la conveniencia de una boya estilo "torreta" con una configuración de amarre de rumbo fijo y extendido deseada.
Una ventaja adicional de la presente invención es que la boya, que puede soportar el cable de alimentación, no tiene ninguna rótula o cojinete giratorio y tampoco asume cargas ambientales o cargas de solo un lado. Además, la disposición puede diseñarse de manera que no haya manipulación directa del cable submarino, si el compartimento interno al que se hala la boya se puede hacer estanco al agua o está por encima del nivel del agua exterior, se puede proporcionar continuidad eléctrica o de fluido entre cada conducto ascendente o cable.
Otra ventaja más de la presente invención es que al tener una línea de amarre suspendida de una boya submarina que se puede halar a una ubicación en una estructura semisumergible, a través de un conector en la parte superior de la línea de amarre que, al halar hacia arriba hacia un conector de acoplamiento, gira el conector alrededor de 90 grados en el sentido de las agujas del reloj para presentarlo en el ángulo deseado. Por lo tanto, la operación de halado no necesita un remolcador de apoyo para empujar con fuerza para ayudar al halado, en su lugar, se hace de forma gradual y mucho más controlada.
Otra ventaja más de la presente invención es que la configuración del sistema de amarre se presta a una desconexión rápida mediante la liberación por control remoto de las líneas de amarre y de la boya o boyas, reduciendo la necesidad de personal a bordo, pero aun así dejando los amarres, boya o boyas y conducto ascendente listos para una pronta reconexión.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de amarre desconectable (11) para estructuras flotantes semisumergibles costa afuera (4,5,42), que comprende:
una boya (24, 44) que incluye medios para conectarse y desconectarse de la estructura (4, 5, 42);
una pluralidad de líneas de amarre;
comprendiendo cada línea de amarre una cadena de amarre (20), teniendo la cadena de amarre (20) un primer extremo conectado a un ancla en el lecho marino (21);
caracterizado por queal menos una línea de amarre también comprende una cadena de boya (22), estando un primer extremo de la cadena de boya (22) conectado a un segundo extremo de la cadena de amarre (20) a través de un conector de amarre (18) y estando un segundo extremo de la cadena de boya (22) conectado a la boya (24, 44);
en donde, en uso: en una primera configuración, la boya (24, 44) está desconectada de la estructura (4, 5, 42) y la cadena de boya (22) soporta la cadena de amarre (20), impidiendo que el conector de amarre (18) entre en contacto con el lecho marino (21); y
en una segunda configuración, la boya (24,44) está conectada a la estructura (4, 5, 42) y se hala la cadena de amarre (20) a través del conector de amarre (18) hasta un punto de amarre (25) en la estructura (4, 5, 42) para tensar la cadena de amarre (20), proporcionando de ese modo una extensión de la estructura (4, 5, 42) siendo la cadena de boya (22) una catenaria.
2. Un sistema de amarre desconectable según la reivindicación 1, en donde en la segunda configuración, la tensión de amarre sobre la boya (24, 44) se aplica en no más de una dirección.
3. Un sistema de amarre desconectable según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde en al menos una línea de amarre, el segundo extremo de la cadena de amarre (20) está conectado directamente a la boya (24, 44), y la al menos una línea de amarre está situada en un lado de la boya (24, 44) de modo que la línea o líneas de amarre proporcionan tensión de amarre a la boya (24, 44) desde un lado.
4. Un sistema de amarre desconectable según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde todas las líneas de amarre incluyen una cadena de boya (22).
5. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde el conector de amarre (18) es un conector de tres vías, que proporciona una primera conexión a la cadena de amarre (20), una segunda conexión a la cadena de boya (22) y una tercera conexión para su empalme al punto de amarre (25) en la estructura (4,5,42).
6. Un sistema de amarre desconectable según la reivindicación 5, en donde la tercera conexión proporciona un conector de acoplamiento para la conexión a un cabrestante (34) u otra disposición de halado similar.
7. Un sistema de amarre desconectable según la reivindicación 5, en donde cada conexión proporciona un pivote de modo que el conector de acoplamiento asumirá la posición dependiendo de la tensión aplicada en cada conexión.
8. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde la al menos una línea de amarre que también comprende una cadena de boya (22) comprende además una segunda cadena de amarre (20), teniendo la segunda cadena de amarre (20) un primer extremo conectado a otra ancla en el lecho marino (21) y un segundo extremo conectado al conector de amarre (18).
9. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde más de una cadena de amarre (20) está conectada a un ancla individual en el lecho marino (21).
10. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde la boya (24) está completamente sumergida tanto en la primera como en la segunda configuraciones, opcionalmente en donde la boya (24) está conectada a un lado inferior de la estructura (4, 5).
11. Un sistema de amarre desconectable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la boya (24, 44) está parcialmente sumergida tanto en la primera como en la segunda configuraciones, opcionalmente en donde la boya (24, 44) está sujeta a un lado de la estructura (4, 5, 42).
12. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde las cadenas de boya (22) son más ligeras que las cadenas de amarre (20).
13. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde la boya (24, 44) también incluye una conexión para cables de alimentación o cualquier conducto ascendente flexible para transportar fluidos o gases, opcionalmente
en donde se proporciona una disposición de colector (17) como parte de la boya (24,44) para permitir una conectividad eléctrica o de fluido entre dos o más conductos ascendentes (10) cuando se desconectan de la estructura (4, 5, 42).
14. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde la estructura flotante semisumergible (4, 5) es una estructura flotante semisumergible de múltiples columnas.
15. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde la estructura flotante semisumergible (4, 5, 42) soporta una turbina eólica (6).
16. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde la estructura flotante semisumergible (42) es una estructura flotante semisumergible de una sola columna, opcionalmente
en donde las líneas de amarre están conectadas permanentemente a la boya (44) en el lado en el que la estructura flotante semisumergible de una sola columna (42) entra en un cuerpo de la boya (44).
17. Un sistema de amarre desconectable según cualquier reivindicación anterior, en donde hay una pluralidad de boyas (24, 44) unidas a la estructura flotante semisumergible (4, 5, 42), habiendo una cadena de boya (22) que conecta pares de boyas (24, 44) entre sí.
18. Un método para amarrar una estructura flotante semisumergible costa afuera (4, 5, 42), que comprende las etapas:
(a) proporcionar un sistema de amarre desconectable (11) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17; (b) conectar la boya (24, 44) a la estructura (4, 5, 42);
(c) halar un conector de amarre (18) hasta un punto de amarre (25) en la estructura (4, 5, 42) para tensar la cadena de amarre (20) en cada una de las líneas de amarre que también comprenden una cadena de boya (22); y (d) extender de ese modo las líneas de amarre alrededor de la estructura (4, 5, 42).
19. Un método para amarrar una estructura flotante semisumergible costa afuera según la reivindicación 18, en donde el método incluye la etapa adicional de desconectar el sistema de amarre desconectable (11) de la estructura flotante semisumergible costa afuera (4, 5, 42), opcionalmente
en donde la etapa adicional de desconectar el sistema de amarre desconectable (11) es soltar las líneas de amarre y la boya (24, 44) para que caigan a una posición de equilibrio en el agua por acción de la gravedad.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO347048B1 (en) * 2020-06-19 2023-04-24 Ocean Ventus AS Floating support structure for offshore windmill
GB2606147B (en) * 2021-04-26 2024-01-10 Acergy France SAS Mooring renewable energy systems
GB2618784B (en) * 2022-05-13 2024-08-14 Equinor Energy As Asymmetric floating wind turbine installation
EP4279372A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-22 TotalEnergies OneTech Subsea configuration for floating structures of an offshore wind farm
EP4306400A1 (en) * 2022-07-11 2024-01-17 Saitec, S.A. Transportable floating device for temporary interconnection of dynamic cables of wind platforms in floating wind farms
JP2025534897A (ja) * 2022-09-30 2025-10-21 エル・ヴェー・エー オフショア ウィンド ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 洋上構造物、特に、浮体式洋上構造物
US11981402B1 (en) * 2022-11-01 2024-05-14 Nicholas John Vincent Elisha Floating system for an offshore wind turbine
WO2024151204A1 (en) * 2023-01-13 2024-07-18 Tjololo Ab Mooring link
EP4438895A1 (en) * 2023-03-31 2024-10-02 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Floating offshore structure and method for operating a floating offshore structure
US12575517B1 (en) * 2023-06-29 2026-03-17 Clifford A. Goudey Variable-displacement spar buoy apparatus for macroalgae farming
WO2025037556A1 (ja) * 2023-08-14 2025-02-20 古河電気工業株式会社 ケーブル接続方法、移動体及び接続体
GB202315254D0 (en) * 2023-10-04 2023-11-15 Encomara Ltd Systems, methods, and apparatus for offshore mooring operations
NO20231190A1 (en) * 2023-11-03 2025-05-05 Kongsberg Maritime As Target pretension of mooring lines
IT202300023463A1 (it) * 2023-11-08 2025-05-08 Univ Degli Studi Della Campania Luigi Vanvitelli Sistema di aggancio auto-allineante a doppia articolazione per l’ancoraggio di dispositivi ed elementi flottanti
GB202405489D0 (en) 2024-04-18 2024-06-05 Encomara Ltd Methods and systems for offshore mooring operations
CN119611636A (zh) * 2024-12-11 2025-03-14 中海石油深海开发有限公司 海上半潜式平台、锚泊系统及其锚链和张力平衡方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO180469B1 (no) 1994-12-08 1997-05-12 Statoil Petroleum As Fremgangsmåte og system for fremstilling av flytendegjort naturgass til havs
US7717762B2 (en) 2006-04-24 2010-05-18 Sofec, Inc. Detachable mooring system with bearings mounted on submerged buoy
WO2008029198A2 (en) * 2006-08-29 2008-03-13 Francesco Menconi Automatic system for the safe recovery of the mooring ropes of a craft
WO2008086225A2 (en) * 2007-01-05 2008-07-17 Sofec, Inc. Detachable mooring and fluid transfer system
US7845998B2 (en) 2007-12-21 2010-12-07 Technip France Spar with detachable hull structure
FR2935679B1 (fr) * 2008-09-05 2010-09-24 Saipem Sa Support flottant comprenant un touret equipe de deux bouees d'amarrage de lignes d'ancrage et de conduites de liaison fond/surface
EP2492183B1 (en) * 2011-02-23 2013-08-28 Bluewater Energy Services B.V. Disconnectable mooring system and method for disconnecting or reconnecting it
US9003994B2 (en) * 2012-07-25 2015-04-14 Seahorse Equipment Corp In-line mooring connector and tensioner
NL2009763C2 (en) * 2012-11-06 2014-05-08 Mecal Wind Turbine Design B V Floatable transportation and installation structure for transportation and installation of a floating wind turbine, a floating wind turbine and method for transportation and installation of the same.
DK2933181T3 (da) * 2013-01-21 2018-01-29 Mhi Vestas Offshore Wind As Fremgangsmåde til vedligeholdelse af flydende indretning til generering af vindkraft
FR3004764B1 (fr) 2013-04-18 2017-01-13 Marc Guyot Structure pour eolienne flottante
KR20150071472A (ko) * 2013-12-18 2015-06-26 주식회사 스타크 무인 수상 구조 로봇과 이를 이용한 구조 시스템 및 방법
KR101620923B1 (ko) * 2014-08-26 2016-05-13 대우조선해양 주식회사 부표식 생산 시스템을 위한 계류 시스템
JP2016084630A (ja) 2014-10-27 2016-05-19 三菱重工業株式会社 ライザー管装置、ライザー管揚降システム及びライザー管揚降方法
EP3566941B1 (en) 2014-10-27 2021-09-01 Principle Power, Inc. Connection system for array cables of disconnectable offshore energy devices
NO343765B1 (en) * 2016-06-03 2019-06-03 Scana Offshore Vestby As Mooring pulley tensioning system
KR101785082B1 (ko) * 2016-06-17 2017-10-12 삼성중공업 주식회사 반잠수식 해양구조물용 비상탈출장치
KR101825666B1 (ko) * 2016-06-28 2018-02-05 삼성중공업 주식회사 계류구조물
DE102016118079B3 (de) * 2016-09-26 2017-09-28 Aerodyn Engineering Gmbh Mooring-Boje für eine schwimmende Windenergieanlage
SE542925C2 (en) 2018-01-19 2020-09-15 Freia Offshore Ab Floating wind power platform
RU2681807C1 (ru) * 2018-05-23 2019-03-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Турель бурового судна
WO2020028483A1 (en) * 2018-07-31 2020-02-06 Sofec, Inc. Disconnectable spread mooring and riser tower system and method
CN110539849A (zh) * 2019-01-28 2019-12-06 深圳海油工程水下技术有限公司 一种深水单点系泊中水浮筒回收下放系统及方法

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