Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2011104413A1 - Boya de fondeo - Google Patents

Boya de fondeo Download PDF

Info

Publication number
WO2011104413A1
WO2011104413A1 PCT/ES2011/070121 ES2011070121W WO2011104413A1 WO 2011104413 A1 WO2011104413 A1 WO 2011104413A1 ES 2011070121 W ES2011070121 W ES 2011070121W WO 2011104413 A1 WO2011104413 A1 WO 2011104413A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
buoy
chamber
cable
main
electro
Prior art date
Application number
PCT/ES2011/070121
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Amable LÓPEZ PIÑEIRO
Original Assignee
Universidad Politécnica de Madrid
Fundación Centro Tecnológico Soermar
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad Politécnica de Madrid, Fundación Centro Tecnológico Soermar filed Critical Universidad Politécnica de Madrid
Publication of WO2011104413A1 publication Critical patent/WO2011104413A1/es

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B63B22/02—Buoys specially adapted for mooring a vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B63B22/04—Fixations or other anchoring arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/4466—Floating structures carrying electric power plants for converting water energy into electric energy, e.g. from tidal flows, waves or currents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97—Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention falls within the "offshore technology” sector and specifically within the marine renewable energy utilization plants.
  • buoys can rotate, thanks to the fact that the anchor lines have special elements, such as rotating shackles, adapting their orientation to the position of the ship.
  • buoys that work submerged (to reduce the impact of the waves) and that have rotating connection systems for the transmission of fluids through pipes, but not with electrical connection systems for high powers, due to the problem of risk of contact of the conductors in tension with the water.
  • the invention is a funding buoy according to claim 1 which is considered incorporated by reference to this description.
  • the particular ways that result from combining the protection objects established by dependent claims 2 to 5 are also considered incorporated by reference to this description. DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
  • Figure 1 This figure shows a plan view of the buoy (B), distinguishing the outer part (1) that can rotate with respect to the inside (2).
  • Figure 2 This figure shows a side view of the buoy (B).
  • Figure 3 This figure shows an enlarged view of the inner core.
  • FIG. 4 This figure shows a summary of the cable assembly and its coupling elements.
  • FIG. 5 This figure shows the joint operation of the buoy system (B) DAERM device (D) in operation.
  • FIG. 6 This figure is shown when the resistive buoy-device junction cable (21) has been left in band, rotating the device (D).
  • Figure 7 This figure shows the device (D) on the surface, after having emptied its ballast tanks (7).
  • Figure 8 This figure shows the maintenance situation of buoy (B) and device (D), after leaving the cables in band, the variable length anchoring resistor (18) and the buoy-device bonding resistor (21 ).
  • Figure 9 This figure develops a possibility of realization of the system of coupling and collection of cables of adjustable length.
  • the object of the present invention is a buoy (B) for the single-point anchoring of devices (D) for the use of marine renewable energy (DAERM), which allows, on the one hand, the fixation between the buoy (B) and the device (D) and on the other, the hitch between the buoy (B) and the seabed with reconfigurable geometries, including horizontal free rotation and rotating connections for the mechanical and electro-optical systems of the device (D) .
  • the buoy (B) consists of two main parts (figure 1): an outer part
  • the outer part (1) may be cylindrical, but it is preferable that it has a currentiform shape in order to reduce resistance to sea currents, avoiding the effect of the buoy (B) on the device that is downstream.
  • the chamber assembly (3) and tubes (4, 5, 6) acts as a hydrostatic hood, maintaining the water level towards half the length of the tubes (4, 5, 6), by means of volume control of air in the chamber (3), which must be at a pressure equal to the hydrostatic of the water, which is a function of the depth at which the buoy (B) works.
  • ballast tanks (7) which, when filled with water, allow the buoy (B) to submerge and , when full of air they provide a high upward thrust.
  • the air for the chamber (3) and the ballast tanks (7) is supplied from an outer pipe that disconnects a Once the buoy (B) is located in its working position.
  • the small amount of additional air necessary to compensate for losses and temperature changes is obtained from compressed air bottles (8) located in the chamber (3).
  • the inner core (2) of the buoy (B) (figure 3).
  • the inner core (2) is composed of a circular platform (10) attached to a main core outlet tube (11) and a cage-like support structure (12).
  • the main outlet tube of the core (11) is concentric with the first main communication tube (4), both of which are mechanically coupled by means of rotated joints. rias (13) that transmit the forces between the inner core (2) and the outer part (1).
  • the lower part of the main outlet tube of the core (11) has a reinforced zone (19) to be able to hook other anchoring cables.
  • a rotary electro-optical connector (14) is placed in the upper part of the cage-like support structure (12) to make the connection between the buoy-device electro-optical connection cable (15) that goes to the device (D) DAERM and the electro-optical power export cable (16), towards the bottom of the sea.
  • the assembly formed by the rotary electro-optical connector (14) and the rotating joints (13), allows the inner core (2) to rotate freely with respect to the outer part (1), there is no limit on the number of laps
  • FIG 4 shows the installation mode of the different cables of the buoy assembly (B) -device (D).
  • the electro-optical cable connecting the buoy-device (15) goes out to the DAERM device (D) through the third tube for the passage of the electro-optical cable (6).
  • the electro-optical power export cable (16) for connection to the outside and the resistant anchoring cable of variable length (18) exit through the main outlet pipe of the core (11).
  • this sturdy buoy-device junction cable (21) there are other sturdy anchorage cables (22), fixed length, buoy anchorage (B) and a sturdy buoy-device junction reserve cable (23) .
  • the cable assembly can be operated as follows:
  • All fixed-length anchoring cables (22) are attached to various eyebolts located in the reinforcement zone (19) of the core's main outlet tube (11) and the resistant anchoring cables of variable length must be joined together, transmitting its force to the resistant anchoring cable of variable length (18) that passes through the main outlet tube of the core (11).
  • the DAERM device (D) remains attached to the buoy (B) through the sturdy buoy-device junction cable (21), the electro-optic buoy junction cable remaining in band (without tension) -device (15) and the rugged reserve buoy-device junction cable (23).
  • the device (D) By changing the direction of the current the device (D), these three cables (15, 21, 23) and the entire outer part (1) of the buoy (B), rotate with respect to the inner core (2), adapting to the direction of the current automatically.
  • the device (D) will surface, as seen in Figure 7, and can be performed maintenance operations of first level in the device (D).
  • ballast tanks (7) When it is desired to remove the buoy (B) to the surface to perform maintenance operations on it, first of all, it is necessary to flood part of its ballast tanks (7), in order to reduce the ascending thrust force. Then, the resistant anchoring cable of variable length (18) is released in a controlled manner, until the buoy (B) reaches the surface (figure 8). Then the ballast tanks (7) can be completely emptied, so that the buoy (B) goes out of the water as much as possible and once fixed to a support vessel, a waterproof hatch (9) can be opened and entered the chamber (3), to perform maintenance work.
  • Both the bell and the ballast tanks (7) will have openings in its lower part, so that at all times the internal and external pressures will be the same, and in this way, a light wrapping structure can be provided by not having to Be resistant to pressure.
  • a similar process can then be carried out with the DAERM device (D), picking up the sturdy buoy-device junction cable (21) until it reaches its engagement position.
  • the cable extension sections (18, 21) can be of a much smaller section, which facilitates their collection in the reels of the chigres.
  • the inner core (2) can be constructed with steel, and can be used for the first main communication tube (4) and for the main outlet tube of the stainless steel core (11), to simplify the maintenance of the turning mechanism.
  • the rotating joints (13) will be similar to those used in the supports (horns) of the ship's propeller shafts.
  • the lower rotary joint (13) will be designed to work submerged, with a system that prevents the contact of the friction bearing oil with the water.
  • the chamber (3) and the structure of the inner core (2) can also be made of steel, so that the significant reaction forces of the different cables can be supported.
  • the fairing, or outer part (1) of the buoy (B) can be made of steel, aluminum or composite materials, since they do not have to withstand pressures.
  • the waterproof hatch (9) will be similar to those used on ships.
  • the compressed air bottles (8) will be similar to those used for diving.
  • the rotary electro-optical connector (14) will be similar to those used in the offshore industry. It will include connections for the main power transmission, for the supply voltage to auxiliary equipment and for optical fibers for data transmission.
  • the control of the entire system will be carried out automatically, with the possibility of having, through the fiber optic cables, connections between the DAERM device (D), the buoy (B) and the general control station located in the surface of the sea or on land.
  • the resistant cables can be made of steel or synthetic materials of the usual types in offshore installations. They will have the usual hooking elements, including rotating shackles.
  • One of the key aspects in the operation of the buoy (B), is the design and operation of the resistant cables of anchorage of variable length (18). A solution for its construction is presented in Figure 9.
  • the main hitch or anchor cables or cables (24) are connected to a section of chain (25) (preferably with carbon dioxide, to increase the resistance) that passes through the second auxiliary outlet pipe (5) of the chamber (3 ) until reaching the blocking equipment (27), which may be similar to those used to carve ship chains.
  • the end of the chain (25) joins the guide wire (26), of smaller section than the (24), since it must only withstand the clamping force of the latter while in a band.
  • the guide wire (26) is extended or collected by means of a winch (28) similar to those used on the deck of ships for handling auxiliary cables.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)

Abstract

Se trata de una boya para el fondeo de dispositivos de aprovechamiento de energías renovables marinas que, permite su fijación al dispositivo y al fondo con geometrías reconfigurables, incluyendo el giro libre en horizontal del dispositivo. Esta boya permite la orientación óptima del dispositivo en zonas de corrientes variables. La boya consta de dos partes principales: una exterior a la que se enganchan los cables resistentes y electro-ópticos que unen la boya con el dispositivo, y un núcleo interior que se une al sistema de fondeo y del que sale el cable de exportación de energía, permitiéndose el giro de una parte con respecto a otra. El conjunto tiene una serie de aberturas de conexión en la parte inferior y una campana de aire interior que permite el uso de equipos interiores convencionales.

Description

BOYA DE FONDEO
DESCRIPCIÓN
CAMPO DE LA TÉCNICA
La invención se encuadra dentro del sector de la "tecnología fuera-costa marina" (offshore technology) y específicamente dentro las plantas de aprovechamiento de energías renovables marinas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad, existe un marcado interés en el aprovechamiento de las energías renovables marinas. Entre ellas, el aprovechamiento de las energías de las corrientes y las de las olas están suscitando un gran interés existiendo múltiples diseños y prototipos para ambos tipos de energías.
Parte de estos dispositivos, están basados en sistemas flotantes (en la superficie o sumergidos), sujetos al fondo marino por sistemas de fondeo, compuestos por cables o cadenas que unen (de forma rígida o flexible) el dispositivo con los puntos de enganche situados en el fondo.
En todos los sistemas marinos fondeados, uno de los problemas a resolver es el del giro de los elementos, cua ndo las corrientes marinas van girando y, de forma natural no deseada, se puede producir un "retorcimiento" de los cables y un enrollamiento de unos con otros.
Para solucionar este problema m uchos sistemas de fondeo se basan en sistemas "multi-punto" que sólo permiten ligeros desplazamientos y giros del dispositivo.
Además, el uso de boyas pasivas con sistemas de enganche y disparo de los cables de tipo sumergible, tiene costes de capital e instalación elevados.
En los sistemas de explotación "offshore" de hidrocarburos, es corriente el uso de sistemas de fondeo mono-punto, normalmente con una boya flotando en la superficie del mar, que permiten que el buque ama rrado a ella se oriente a utomática- mente, según la dirección de los vientos, olas y corrientes marinas.
Estas boyas pueden girar, gracias a que en las líneas de fondeo se disponen de elementos especiales, como los grilletes giratorios, adaptándose su orientación a la posición del buque. También existen diseños de boyas que trabajan sumergidas (para reducir el impacto de las olas) y que disponen de sistemas de conexión giratorios para la transmisión de fluidos por medio de tuberías, pero no con sistemas de conexión eléctrica para altas potencias, por el problema del riesgo de contacto de los conductores en tensión con el agua.
Dentro del campo de las energías renovables marinas, la transmisión de la energía se realiza normalmente por medio de cables eléctricos, combinados con cables de fibra óptica para la transmisión de señales, existiendo conectores rotatorios para trabajar en el aire, pero no sumergibles de la potencia necesaria para estas aplicacio- nes.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención es una boya de fondeo de acuerdo a la reivindicación 1 que se considera incorporada por referencia a esta descripción. Igualmente, los modos particulares que resulta n de combinar los objetos de protección establecidos por las reivindicaciones dependientes 2 a 5 también se consideran incorporados por referencia a esta descripción. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras que se acompañan.
Figura 1 En esta figura se muestra una vista en planta de la boya (B), distinguiéndose la parte exterior (1) que puede girar con respecto a la interior (2). Figura 2 En esta figura se aprecia una vista lateral de la boya (B). Figura 3 En esta figura se muestra una vista ampliada del núcleo interior.
Figura 4 En esta figura se muestra un resumen del conjunto de cables y sus elementos de enganche.
Figura 5 En esta figura se ve el funcionamiento conjunto del sistema boya (B) dispositivo (D) DAERM en operación.
Figura 6 En esta figura se muestra cuando se ha dejado en banda el cable resis- tente de unión boya-dispositivo (21), girando el dispositivo (D).
Figura 7 En esta figura se muestra con el dispositivo (D) en la superficie, tras haber vaciado sus tanques de lastre (7). Figura 8 En esta figura se muestra la situación de mantenimiento de boya (B) y dispositivo (D), tras haber dejado en banda los cables, el resistente de fondeo de longitud variable (18) y el resistente de unión boya- dispositivo (21). Figura 9 En esta figura se desarrolla una posibilidad de realización del sistema de enganche y recogida de los cables de longitud ajustable.
Los elementos que se incluyen en las figuras son: Boya (B)
Dispositivo (D) para el aprovechamiento de las energías renovables marinas (DAERM). Parte exterior (1)
Núcleo interior (2) [con posibilidad de giro con respecto al resto de elementos]
Cámara (3) [estanca por efecto de campana]
Primer tubo de comunicación principal (4)
Segundo tubo de salida auxiliar (5)
Tercer tubo para el paso del cable electro-óptico (6)
Tanques de lastre (7)
Botellas de aire comprimido (8)
Escotilla estanca (9) [de acceso]
Plataforma circular (10) Tubo de salida principal del núcleo (11)
Estructura de soporte tipo jaula (12)
Juntas rotatorias (13)
Conector electro-óptico rotatorio (14)
Cable electro-óptico de unión boya-dispositivo (15)
Cable electro-óptico de exportación de energía (16)
Sistema de enganche y recogida (17) [chigre y equipo de bloqueo del cable]
Cable resistente de fondeo de longitud variable (18)
Zona reforzada (19) [en la parte exterior del tubo]
Sistema de enganche y recogida (20) [con sistema de bloqueo del cable]
Cable resistente de unión boya-dispositivo (21)
Otros cables resistentes de fondeo (22) [cables fijos]
Cable resistente de reserva de unión boya- dispositivo (23)
Cable resistente de enganche o fondeo (24).
Cadena (25) [se visualiza un tramo].
Cable de guiado (26).
Equipo de bloqueo (27).
Chigre (28) [de manejo del cable de guiado].
Reforzado del tubo de salida (29).
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es una boya (B) para el fondeo mono- punto de dispositivos (D) para el aprovechamiento de las energías renovables marinas (DAERM), que permite, por un lado, la fijación entre la boya (B) y el dispositivo (D) y por otro, el enganche entre la boya (B) y el fondo marino con geometrías reconfigura- bles, incluyendo el giro libre en horizontal y conexiones giratorias para los sistemas mecánicos y electro-ópticos del dispositivo (D). La boya (B) consta de dos partes principales (figura 1): una parte exterior
(1), a la que se enganchan los cables resistentes (21, 23) y electro-ópticos (15) que la unen con el dispositivo (D) de aprovechamiento de la energía, y un núcleo o conjunto interior (2), que se une al sistema de fondeo y del que sale el cable electro-óptico de exportación de energía (16), permitiéndose el giro de una parte (1) con respecto a otra (2). La parte exterior (1) puede ser cilindrica, pero es preferible que tenga forma cu- rrentiforme con objeto de reducir la resistencia ante las corrientes marinas, evitando el efecto de la boya (B) sobre el dispositivo que se encuentra aguas abajo.
Dentro de la parte exterior (1) (figura 2) existe una amplia cámara (3), llena de aire, estanca salvo por unos tubos (4, 5, 6) que la comunican con la parte inferior de la boya (B), a través de los cuales pasan el cable resistente de enganche, de fondeo de longitud controlable, y los cables electro-ópticos.
El conjunto de cámara (3) y tubos (4, 5, 6) actúa como una campana hidrostática, manteniéndose el nivel de agua hacia la mitad de la longitud de los tubos (4, 5, 6), por medio del control del volumen de aire en la cámara (3), que debe estar a una presión igual a la hidrostática del agua, que es función de la profundidad a la que trabaja la boya (B).
En el espacio entre la cámara (3) y la envolvente de la parte exterior (1), existen una serie de tanques de lastre (7), que, cuando están llenos de agua, permiten que la boya (B) se sumerja y que, cuando están llenos de aire proporcionan un alto empuje ascensional.
Durante el proceso de inmersión de la boya (B), desde la superficie hasta la profundidad de operación, el aire para la cámara (3) y los tanques de lastre (7), es suministrado a partir de una tubería exterior que se desconecta una vez que la boya (B) está situada en su posición de trabajo. Durante la operación, la pequeña cantidad de aire adicional necesaria para compensar las pérdidas y los cambios de temperatura se obtiene de botellas de aire comprimido (8) situadas en la cámara (3).
Para acceder al interior de la cámara (3), cuando está en la superficie del agua, existe una escotilla estanca (9). Cuando ésta (9) se abre, se pierde la estanquei- dad de la campana, por lo que la boya (B) debe estar sujeta por medio de flotadores adicionales, amarrada a una embarcación o colgada de una grúa, de tal forma que se impida que se pueda hundir.
Dentro de la cámara (3) se sitúa el núcleo interior (2) de la boya (B) (figura 3). El núcleo interior (2) está compuesto por una plataforma circular (10) unida a un tubo de salida principal del núcleo (11) y a una estructura de soporte tipo jaula (12). El tubo de salida principal del núcleo (11) es concéntrico con el primer tubo de comunicación principal (4), acoplándose mecánicamente ambos por medios de juntas rotato- rias (13) que transmiten los esfuerzos entre el núcleo interior (2) y la parte exterior (1). La parte inferior del tubo de salida principal del núcleo (11) tiene una zona reforzada (19) para poder enganchar otros cables de fondeo. En la parte superior de la estructura de soporte tipo jaula (12) se sitúa un conector electro-óptico rotatorio (14) para efectuar la conexión entre el cable electro- óptico de unión boya-dispositivo (15) que va al dispositivo (D) DAERM y el cable electro-óptico de exportación de energía (16), hacia el fondo del mar. El conjunto formado por el conector electro-óptico rotatorio (14) y las juntas rotatorias (13), permite que el núcleo interior (2) pueda girar libremente con respecto a la parte exterior (1), no existiendo ningún límite en el número de vueltas.
Sobre la plataforma circular (10) se sitúa el sistema de enganche y recogida (17) del cable resistente de fondeo de longitud variable (18) de la boya (B), cuyos detalles de funcionamiento se describen más adelante.
En la figura 4 se muestra el modo de instalación de los distintos cables del conjunto boya (B)-dispositivo (D). El cable electro-óptico de unión boya-dispositivo (15) sale hacia el dispositivo (D) DAERM a través del tercer tubo para el paso del cable electro-óptico (6). El cable electro-óptico de exportación de energía (16) de conexión con el exterior y el cable resistente de fondeo de longitud variable (18) salen a través del tubo de salida principal del núcleo (11). Desde la cámara (3) sale el cable resistente de unión boya-dispositivo (21), de longitud variable, hacia el dispositivo (D) DAERM, a través del segundo tubo de salida auxiliar (5), sujetándose este cable con un sistema de enganche y recogida (20), similar al situado en la plataforma circular. Además de este cable resistente de unión boya-dispositivo (21), existen otros cables resistentes de fondeo (22), de longitud fija, de fondeo de la boya (B) y un cable resistente de reserva de unión boya- dispositivo (23). El conjunto de cables se puede operar de la forma siguiente:
En operación normal (figura 5), la boya se mantiene en una posición fija, gracias a los cables de fondeo (18, 22) que se mantienen tensos por el efecto del em- puje hidrostático de la boya (B). En la figura 4 aparecen como cables dobles, pero pueden usarse otras combinaciones. Por ejemplo, pueden usarse cables simples, eliminar los otros cables resistentes de fondeo (22) y poner el cable resistente de fondeo de longitud variable (18) como un cable vertical en tensión, o utilizar cables múltiples para sistemas de fondeo en estrella.
Todos los cables de longitud fija de fondeo (22) se unen a diversos cáncamos situados en la zona de refuerzo (19) del tubo de salida principal del núcleo (11) y los cables resistentes de fondeo de longitud variable se deben unir entre si, transmi- tiendo su fuerza al cable resistente de fondeo de longitud variable (18) que pasa a través del tubo de salida principal del núcleo (11).
En este modo de operación, el dispositivo (D) DAERM se mantiene sujeto a la boya (B) a través del cable resistente de unión boya-dispositivo (21), quedando en banda (sin tensión) el cable electro-óptico de unión boya-dispositivo (15) y el cable resistente de reserva de unión boya-dispositivo (23). Al ir cambiando la dirección de la corriente el dispositivo (D), estos tres cables (15, 21, 23) y toda la parte exterior (1) de la boya (B), van girando con respecto al núcleo interior (2), adaptándose a la dirección de la corriente de forma automática.
Cuando surge algún problema durante la operación por el que convenga que el dispositivo (D) DAERM cambie su orientación (por ejemplo en una turbina de eje horizontal que se quiera parar, es recomendable poner el eje en posición vertical, para que la corriente no produzca un par sobre el rotor), basta con soltar el bloqueo del cable resistente de unión boya-dispositivo (21), con lo que este cable (21) pasa a estar en banda y el dispositivo (D) queda sujeto a la boya (B) por el cable resistente de reserva de unión boya-dispositivo (23), que al estar enganchado en puntos distintos de la boya (B) y del dispositivo (D), provoca, por efecto de la velocidad de la corriente, el giro del dispositivo (D) DAERM, tal como puede apreciarse en la figura 6. Cuando ha pasado el problema, se puede recoger el cable resistente de unión boya-dispositivo (21), por medio del chigre (28), hasta que se engancha de nuevo en la posición de bloqueo.
Si además de permitir el giro del dispositivo DAERM, se cambia su flotabili- dad (vaciando agua de los tanques de lastre (7)), el dispositivo (D) saldrá a la superficie, tal como se ve en la figura 7, pudiendo realizarse operaciones de mantenimiento de primer nivel en el dispositivo (D).
Cuando se desee sacar la boya (B) a la superficie para realizar operaciones de mantenimiento en ella, en primer lugar, hay que inundar parte de sus tanques de lastre (7), con objeto de reducir la fuerza ascensional de empuje. A continuación, se suelta de forma controlada el cable resistente de fondeo de longitud variable (18), hasta que la boya (B) llega a la superficie (figura 8). Entonces se pueden vaciar del todo los tanques de lastre (7), para que la boya (B) salga todo lo posible del agua y una vez fijada a una embarcación de apoyo, puede abrirse una escotilla estanca (9) y entrar en la cámara (3), para realizar las labores de mantenimiento.
Para llevar la boya (B) desde la superficie a su cota de operación, una vez cerrada la escotilla estanca (9), se deja que entre agua en los tanques de lastre (7) hasta que haya un ligero empuje ascensional. Entonces se acciona el chigre (28) del cable resistente de fondeo de longitud variable (18), con lo que la boya (B) va bajando de forma controlada. Al ir aumentando la profundidad, el aire en los tanques de lastre (7) y de la cámara (3) se va comprimiendo, por lo que es necesario aumentar su cantidad, lo que se puede hacer por medio de un tubo flexible que conecte el sistema de aire comprimido de la embarcación de apoyo con la campana y los tanques de lastre (7).
Tanto la campana como los tanques de lastre (7) tendrán aberturas en su parte inferior, con lo que en todo momento la presiones interior y la exterior serán iguales, y de esta forma, se puede disponer de una estructura envolvente ligera al no tener que ser resistente a la presión.
Cuando el cable resistente de fondeo de longitud variable (18) llega a la posición de enganche, se bloquea éste (18), y se procede a llenar de aire todos los tanques de lastre (7), con lo que la boya (B) consigue su empuje nominal y se desconecta el cable de aire, quedando para ajustes y pérdidas el disponible en las botellas de aire comprimido (8).
A continuación puede realizarse un proceso similar con el dispositivo (D) DAERM, recogiendo el cable resistente de unión boya-dispositivo (21) hasta que llega a su posición de enganche. Como las fuerzas de los dispositivos (D) DAERM son mucho menores en mantenimiento que en operación, los tramos de extensión de los cables (18, 21) pueden ser de una sección mucho menor, lo que facilita su recogida en los carreteles de los chigres.
EXPOSICIÓN DE AL MENOS UN MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN El sistema descrito está formado por distintos elementos utilizados en los buques e instalaciones oceánicas, lo que simplifica su aprovisionamiento y construcción y mejora la fiabilidad del sistema. En concreto:
El núcleo interior (2) puede construirse con acero, pudiendo utilizarse para el primer tubo de comunicación principal (4) y para el tubo de salida principal del núcleo (11) acero inoxidable, para simplificar el mantenimiento del mecanismo de giro. Las juntas rotatorias (13) serán similares a las utilizadas en los soportes (bocinas) de los ejes de hélices de buque. La junta rotatoria (13) inferior estará diseñada para trabajar sumergida, contando con un sistema que impida el contacto del aceite de los cojinetes de fricción con el agua.
La cámara (3) y la estructura del núcleo interior (2) pueden ser también de acero, con objeto de que se puedan soportar las importantes fuerzas de reacción de los distintos cables.
El carenado, o parte exterior (1) de la boya (B), puede realizarse en acero, aluminio o materiales compuestos, dado que no tienen que soportar presiones. La escotilla estanca (9) será similar a las utilizadas en los buques. Las botellas de aire comprimido (8) serán similares a las utilizadas para buceo.
El conector electro-óptico rotatorio (14) será similar a los utilizados en la industria "offshore". Incluirá conexiones para la transmisión de energía principal, para la tensión de alimentación a equipos auxiliares y de fibras ópticas para la transmisión de datos.
Dentro de la cámara (3) existirán las correspondientes conexiones para tomas en derivación de la tensión auxiliar y de transmisión de datos. El control de todo el sistema será realizado de forma automática, existiendo la posibilidad de disponer, a través los cables de fibra óptica, de conexiones ente el dispositivo (D) DAERM, la boya (B) y la estación de control general situada en la superficie del mar o en tierra. Los cables resistentes pueden ser de acero o materiales sintéticos de los tipos habituales en las instalaciones "offshore". Dispondrán de los elementos de enganche usuales, incluyendo grilletes giratorios. Uno de los aspectos claves en el funcionamiento de la boya (B), es el diseño y operación de los cables resistentes de fondeo de longitud variable (18). En la figura 9 se presenta una solución para su construcción. El cable o cables resistentes de enganche o fondeo (24) principales se unen a un tramo de cadena (25) (preferiblemente con contrete, para aumentar la resistencia) que pasa por el segundo tubo de salida auxiliar (5) de la cámara (3) hasta llegar al equipo de bloqueo (27), que puede ser similar a los utilizados para trincar las cadenas de los buques.
En el extremo exterior del tubo debe existir una zona especialmente reforzada del tubo de salida (29) para soportar el esfuerzo lateral y el rozamiento producido por la cadena (25). El final de la cadena (25) se une al cable de guiado (26), de menor sección que el (24), dado que sólo debe soportar el esfuerzo de sujeción de éste estando en banda. El cable de guiado (26) se larga o recoge por medio de un chigre (28) similar a los utilizados en las cubiertas de los buques para el manejo de cables auxiliares.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Boya de fondeo mono-punto para dispositivos sumergidos caracterizada por estar formada por dos partes principales (1, 2), pudiendo girar una con respecto a la otra, mediante un conector electro-óptico rotatorio (14) y juntas rotatorias (13): • una parte exterior (1) formada por una envolvente exterior de forma cilindrica o currentiforme con enganches para cables resistentes y electro-ópticos que unen la boya (B) con el dispositivo (D) y en cuya parte interior se encuentran los tanques de lastre (7), y
· otra, un núcleo interior (2) situado en una cámara (3), y que se prolonga en dos tubos (4, 11) concéntricos, el primer tubo de comunicación principal (4) y el tubo de salida principal del núcleo (11), que atraviesan la parte baja exterior de la boya (B) y en el extremo del tubo de salida principal del núcleo (11) se fija el sistema de fondeo, saliendo a través del tubo de salida principal del núcleo (11) el cable elec- tro-óptico de exportación de energía (16) y el cable resistente de fondeo de longitud variable (18), que incluye un sistema de bloqueo y control de la longitud de las líneas de fondeo, existiendo una campana de aire interior que incorpora un sistema de control de la presión de aire que impide que el agua ascienda hasta la cámara (3).
2. - Boya de fondeo mono-punto para dispositivos sumergibles, según la reivindicación 1, caracterizada porque dispone de un sistema tele-controlado para cambiar de la posición de trabajo (sumergida) a la de mantenimiento (flotando) y el giro (de posición vertical a horizontal) y el desplazamiento vertical del dispositivo (D) enganchado a la misma (B), que funciona modificando la longitud de enganche y guiado de algunas de las líneas de fondeo y los cables resistentes de unión boya-dispositivo (21), para lo que cuenta con sistemas de enganche y liberación de los cables resistentes, algunos de ellos unidos a otros más finos de guiado, que se recogen en chigres de operación automática y cambiando su fuerza de empuje ascensional, a través del con- trol de aire a presión en los tanques de lastre (7), que disponen de aberturas en su parte inferior.
3. - Boya de fondeo mono-punto para dispositivos sumergibles, según la reivindicación 1 y 2, caracterizada porque el giro de las partes de la boya (B) se consi- gue con un conector electro-óptico rotatorio (14) situado en la parte superior de la campana, y por unas juntas rotatorias (13) colocadas a lo largo de los tubos (4, 11) concéntricos, el primer tubo de comunicación principal (4) y el tubo de salida principal del núcleo (11).
4.- Boya de fondeo mono-punto para dispositivos sumergibles, según la reivindicación 1 a 3 caracterizada porque la cámara (3) está formada por una plataforma circular (10), unida al tubo de salida principal del núcleo (11), concéntrico con el primer tubo de comunicación principal (4), y en cuya parte superior hay una estructura tipo jaula, y porque la cámara (3) dispone de aberturas en su parte inferior.
5.- Boya de fondeo mono-punto para dispositivos sumergibles, según la reivindicación 1 a 4, caracterizada porque durante el proceso de inmersión de la boya (B) se usa aire comprimido para compensar pérdidas de presión y cambios de temperatura en los tanques de lastre (7) y la cámara (3), que puede estar situado en botellas de aire comprimido (8) dentro de la cámara (3) o bien introducirlo mediante un tubo flexible desde una embarcación de apoyo.
PCT/ES2011/070121 2010-02-26 2011-02-25 Boya de fondeo WO2011104413A1 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP201000236 2010-02-26
ES201000236A ES2367616B2 (es) 2010-02-26 2010-02-26 Boya de fondeo mono-punto giratoria y sumergible, para dispositivos sumergidos, con conexiones eléctricas y ópticas.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011104413A1 true WO2011104413A1 (es) 2011-09-01

Family

ID=44041694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2011/070121 WO2011104413A1 (es) 2010-02-26 2011-02-25 Boya de fondeo

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2367616B2 (es)
WO (1) WO2011104413A1 (es)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013006072A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Omnidea Lda. Submerged platform
ES2461440A1 (es) * 2014-02-11 2014-05-19 Universidad Politécnica de Madrid Dispositivo para el aprovechamiento de las corrientes marinas multi-rotor con estructura poligonal
WO2017190751A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Bærentsen Uffe Underwater turbine
IT201600094920A1 (it) * 2016-09-21 2018-03-21 N T A S R L Sistema di ancoraggio perfezionato per un generatore di energia elettrica sottomarino e relativo impianto di produzione di energia elettrica sottomarino
GB2606147A (en) * 2021-04-26 2022-11-02 Acergy France SAS Mooring renewable energy systems

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2993270T3 (en) * 2013-04-30 2017-09-11 Acs Servicios Comunicaciones Y Energia S L UNDERWATER STRUCTURE TO ACTIVELY SUPPORT TOWER OF GENERATORS AND SUBSTATIONS OR SIMILAR ELEMENTS IN MARITIME PLANTS

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5431589A (en) * 1994-06-10 1995-07-11 Atlantic Richfield Company Submersible mooring buoy
WO2000021825A1 (en) * 1998-10-14 2000-04-20 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. A loading buoy
WO2009157778A2 (en) * 2008-06-27 2009-12-30 Hydra Tidal Energy Technology As Device for production of energy from currents in water

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0425303D0 (en) * 2004-11-17 2004-12-15 Overberg Ltd Floating apparatus for deploying in a marine current for gaining energy
US20080018115A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Boray Technologies, Inc. Semi-submersible hydroelectric power plant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5431589A (en) * 1994-06-10 1995-07-11 Atlantic Richfield Company Submersible mooring buoy
WO2000021825A1 (en) * 1998-10-14 2000-04-20 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. A loading buoy
WO2009157778A2 (en) * 2008-06-27 2009-12-30 Hydra Tidal Energy Technology As Device for production of energy from currents in water

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013006072A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Omnidea Lda. Submerged platform
ES2461440A1 (es) * 2014-02-11 2014-05-19 Universidad Politécnica de Madrid Dispositivo para el aprovechamiento de las corrientes marinas multi-rotor con estructura poligonal
WO2015121517A1 (es) * 2014-02-11 2015-08-20 Universidad Politécnica de Madrid Dispositivo para el aprovechamiento de las corrientes marinas multi-rotor con estructura poligonal
GB2540274A (en) * 2014-02-11 2017-01-11 Univ Politécnica De Madrid Multi-Rotor device with a polygonal structure, for harnessing sea currents
GB2540274B (en) * 2014-02-11 2020-06-17 Univ Madrid Politecnica Multi-Rotor device with a polygonal structure for the utilization of marine currents
WO2017190751A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Bærentsen Uffe Underwater turbine
IT201600094920A1 (it) * 2016-09-21 2018-03-21 N T A S R L Sistema di ancoraggio perfezionato per un generatore di energia elettrica sottomarino e relativo impianto di produzione di energia elettrica sottomarino
EP3299612A1 (en) * 2016-09-21 2018-03-28 N.T.A. S.R.L. Improved anchoring system for a submarine electric power generator and corresponding submarine electric power production plant
GB2606147A (en) * 2021-04-26 2022-11-02 Acergy France SAS Mooring renewable energy systems
WO2022229699A1 (en) 2021-04-26 2022-11-03 Acergy France SAS Mooring renewable energy systems
GB2606147B (en) * 2021-04-26 2024-01-10 Acergy France SAS Mooring renewable energy systems

Also Published As

Publication number Publication date
ES2367616A1 (es) 2011-11-07
ES2367616B2 (es) 2012-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011104413A1 (es) Boya de fondeo
ES2929103T3 (es) Estructura de soporte flotante para aerogenerador offshore y procedimiento de instalación de un aerogenerador provisto de dicha estructura de soporte
US9828068B2 (en) Mechanical tether system for a submersible vehicle
ES2834004T3 (es) Sistema de cultivo de peces semisumergible
ES2403228T3 (es) Sistema para transferir un producto fluido y su realización
ES2898061T3 (es) Disposición en alta mar, dispositivo de conexión y método para proporcionar una conexión eléctrica en alta mar
CN103874627B (zh) 一种用于船舶锚泊系统的连接器组件
JPH0158314B2 (es)
KR20180004188A (ko) 조력 에너지 변환 및 발전용 시스템 및 방법
CN104081602A (zh) 电缆组件曲率限制器
MX2012013123A (es) Dispositivo y metodo para remediar fugas submarinas.
EP0613438A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MOUNTING A LOADING BUOY ON A FLOATING SHIP.
EP2143630B1 (en) Buoy for mooring and supplying services to pleasure craft
NO311513B1 (no) System for tilforsel av kjolevann til et kjolesystem pa et flytende fartoy for produksjon av hydrokarboner
NO308027B1 (no) System for lasting til sjøs
WO2021034248A1 (en) Marine power supply system and distribution buoy
ES2544588T3 (es) Sistema de interconexión eléctrica entre al menos un generador de energía eléctrica y un sistema de transferencia de energía eléctrica, en un entorno marino
FI111698B (fi) Järjestely lastaus-/purkauspoijussa matalissa vesissä tapahtuvaa käyttöä varten
KR20190024202A (ko) 수권 모니터링 시스템 및 수권 모니터링 장치
ES2284411B2 (es) Sistema sumergible para el aprovechamiento energetico de las corrientes marinas.
ES2341311B2 (es) Generador electrico submarino para al aprovechamiento de las corrientes de flujo bidireccional.
KR101422502B1 (ko) 부유구조물 또는 선박의 계류설비
US8839733B2 (en) Seaborne transportation of wind turbine blades
CN117957734A (zh) 用于连接两个或更多个设施的设施布置装置和方法
DK3081701T3 (da) Fremgangsmåde og indretning til støjdæmpning

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11719032

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11719032

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1