BRPI0620883A2 - sistema de amarração desconectável para navio, estrutura de torre, elemento de bóia, navio e método para conectar navio a elemento de bóia - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE AMARRAçãO DESCONECTáVEL PARA NAVIO, ESTRUTURA DE TORRE, ELEMENTO DE BóIA, NAVIO E MéTODO PARA CONECTAR NAVIO A ELEMNTO DE BóIA. A presente invenção refere-se a um sistema de amarração desconectável para um navio que compreende um elemento de bóia de amarração (2) e uma estrutura de torre (3) montada em um poço (4) do navio (1). A bóia de amarração tem uma pluralidade de passagens (6), cada uma adaptada para receber uma coluna de ascensão (7). A estrutura de torre tem um receptáculo (20) para receber o elemento de bóia e dispositivo de travamento (31) para travar o elemento de bóia no receptáculo. A estrutura de torre (3) acomoda uma pluralidade de condutos (22) a serem conectados às colunas de ascensão instaladas em passagens do elemento de bóia e a estrutura de torre é suportada rotativamente no poço (4) do navio (1) por meio de pelo menos uma montagem de rolamento (16) montada acima do nível do mar. A plataforma giratória (21) é suportada na montagem de rolamento (16) em uma maneira que permite rotação com relação à estrutura de torre (3) para alinhar os condutos (22) com as colunas de ascensão (7) quando o elemento de bóia (2) é recebido e travado no receptáculo da estrutura de torre (3).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE AMARRAÇÃO DESCONECTÁVEL PARA NAVIO, ESTRUTURA DE TORRE, ELEMENTO DE BÓIA, NAVIO E MÉTODO PARA CONECTAR NAVIO A ELEMENTO DE BÓIA".

A presente invenção refere-se a um sistema de amarração desconectável para um navio, compreendendo um elemento de bóia de amarração e uma estrutura de torre montada em um poço do navio, o elemento de bóia de amarração sendo ancorado ao fundo do mar e tendo uma pluralidade de passagens, cada uma adaptada para receber uma coluna de ascensão, a estrutura de torre tendo um receptáculo para receber o elemento de bóia e dispositivo de travamento para travar o elemento de bóia no receptáculo, a estrutura de torre acomodando uma pluralidade de condutos a serem conectados às colunas de ascensão instaladas em passagens do elemento de bóia, em que a estrutura de torre é suportada rotativamente no poço do navio por meio de uma montagem de rolamento montada acima do nível do mar.

Um sistema de amarração desconectável deste tipo é descrito em GB-A-2 285 028. Neste sistema de amarração conhecido, o elemento de bóia de amarração é fornecido com uma projeção de centragem para ser recebida em uma entrada de recebimento do receptáculo da estrutura de torre. Esta construção exige um pré-posicionamento relativamente preciso do elemento de bóia e do receptáculo durante uma operação de ancoragem ou conexão. Adicionalmente, os condutos acomodados na estrutura de torre necessitam ser alinhados com as colunas de ascensão do elemento de bóia antes de travar o elemento de bóia no receptáculo. Os condutos terminam no receptáculo por meio de luvas móveis que podem ser retraídas dentro do receptáculo para proteger os anéis de vedação durante conexão ou desconexão do elemento de bóia. As luvas móveis necessitam ser seladas com relação aos condutos estacionários, resultando em uma construção mais complexa e vulnerável.

No sistema de amarração desconectável de acordo com GB-A-2 285 028, o receptáculo da estrutura de torre é localizado no nível da quilha de torre. Inspeção das faces de encaixe e vedações é impossível quando o e- Iemento de bóia está na sua localização no receptáculo.

A US-A-4 604 961 revela um sistema de amarração desconectá- vel para um navio, em que o elemento de bóia é fornecido com um envoltório externo cônico que é recebido em uma torre com uma forma cônica corres- pondente. Este sistema de amarração conhecido somente permite a cone- xão de uma coluna de ascensão central com um conduto central montado no poço do navio. A montagem de rolamento suportando rotativamente a torre no poço é localizada abaixo do nível do mar. Adicionalmente, o elemento de bóia suporta o dispositivo de travamento para travar o elemento de bóia no receptáculo. Isto significa que a montagem de rolamento e o dispositivo de travamento com seu mecanismo de operação são continuamente expostos ao ambiente de água do mar.

O objetivo da invenção é fornecer um sistema de amarração desconectável aperfeiçoado do tipo mencionado anteriormente.

De acordo com a invenção o sistema de amarração desconectá- vel é caracterizado em que o elemento de bóia é fornecido com um envoltó- rio externo cônico e o receptáculo da estrutura de torre tem uma forma de cone correspondendo ao envoltório externo cônico do elemento de bóia, a estrutura de torre compreendendo uma plataforma giratória carregando os condutos a ser conectados às colunas de ascensão, em que a plataforma giratória é suportada na montagem de rolamento em uma maneira que per- mite rotação com relação à estrutura de torre para alinhar os condutos com as colunas de ascensão quando o elemento de bóia é recebido e travado no receptáculo da estrutura de torre.

Desta maneira é obtido um sistema de amarração desconectá- vel, em que a operação de amarração é relativamente simples já que o en- voltório externo cônico do elemento de bóia permite um posicionamento gra- dual fácil do elemento de bóia na forma de cone do receptáculo da estrutura de torre. Como a plataforma giratória suporta os condutos, o elemento de bóia pode ser travado no receptáculo e os condutos podem ser alinhados com as colunas de ascensão pela rotação da plataforma giratória. Com o sistema de amarração desconectável a operação de amarração do navio no elemento de bóia de amarração exige somente um tempo limitado.

De acordo com a invenção, cada conduto pode compreender uma parte inferior móvel com relação à estrutura de torre para alinhar a parte inferior com a coluna de ascensão correspondente. Esta modalidade permite compensar possíveis tolerâncias em afastamento e posição radial das colu- nas de ascensão e condutos. Como uma alternativa esta modalidade pode ser usada sem uma plataforma giratória. Nesse caso será usado um pré- posicionamento grosseiro da estrutura de torre e plataforma giratória com relação ao elemento de bóia. A precisão do pré-posicionamento dependerá da faixa dentro da qual os condutos são móveis com relação às colunas de ascensão.

De acordo com uma modalidade favorável da invenção o ele- mento de bóia compreende uma extremidade superior com um ressalto de travamento anular adaptado para cooperar com o dispositivo de travamento da torre, o dito dispositivo de travamento compreendendo uma pluralidade de lingüetas de travamento distribuídas em volta do ressalto de travamento anular, cada lingüeta de travamento sendo móvel por meio de um mecanis- mo hidráulico de operação entre uma posição de travamento encaixando o ressalto de travamento anular e uma posição de repouso na qual o ressalto de travamento anular pode passar as lingüetas de travamento, em que o dito mecanismo de operação é preferivelmente montado na estrutura de torre. Desta maneira o mecanismo hidráulico de operação fica protegido contra o ambiente de água do mar quando o elemento de bóia é recebido e travado no receptáculo da estrutura de torre.

De acordo com uma modalidade preferida cada coluna de as- censão é suportada no elemento de bóia por meio de um suporte que é mó- vel para cima e para baixo entre uma posição de repouso e uma posição de trabalho, em que cada coluna de ascensão é fornecida com um flange de conexão que é localizado abaixo da extremidade superior do elemento de bóia na posição de repouso de suporte e se projeta para fora da extremidade superior do elemento de bóia na posição de trabalho de suporte. Desta ma- neira os flanges de conexão das colunas de ascensão são protegidos pela extremidade superior do elemento de bóia durante uma operação de cone- xão/desconexão.

Em uma modalidade vantajosa da invenção um dispositivo de vedação é fornecido entre o elemento de bóia e o cone de receptáculo da estrutura de torre para vedar o lado interno da estrutura de torre contra en- trada de água do mar quando o elemento de bóia é recebido e travado no cone de receptáculo, em que as passagens e colunas de ascensão instala- das são localizadas dentro do dispositivo de vedação e são acessíveis atra- vés da estrutura de torre quando o elemento de bóia é recebido e travado no receptáculo da estrutura de torre. Esta modalidade permite acesso às colu- nas de ascensão e condutos localizados na estrutura de torre, de maneira que os flanges de conexão podem ser preparados para acoplar a fim de ga- rantir um acoplamento inteiramente vedado. Além disso, no caso de passa- gens estarem ainda disponíveis para futura instalação de colunas de ascen- são adicionais, estas colunas de ascensão podem ser instaladas enquanto mantendo-se o elemento de bóia na posição travada no receptáculo da es- trutura de torre, de maneira que a produção através das colunas de ascen- são de produção já instaladas não necessita ser interrompida.

A invenção fornece adicionalmente uma estrutura de torre e e- Lemento de bóia para serem usados no sistema de amarração desconectãvél da invenção.

Além disso, a invenção fornece um navio compreendendo uma estrutura de torre como esta.

Finalmente, a invenção diz respeito a um método para conectar um navio a um elemento de bóia de amarração, o navio compreendendo uma estrutura de torre tendo um receptáculo para receber o elemento de bóia e dispositivo de travamento para travar o elemento de bóia no receptá- culo, o elemento de bóia de amarração sendo ancorado ao fundo do mar e tendo uma pluralidade de passagens, cada uma adaptada para receber uma coluna de ascensão, a estrutura de torre acomodando uma pluralidade de condutos para serem conectados às colunas de ascensão instaladas em passagens do elemento de bóia, em que o elemento de bóia é puxado para dentro do cone de receptáculo e o dispositivo de travamento é ativado para travar o elemento de bóia no cone de receptáculo. De acordo com a inven- ção este método é caracterizado em que, depois do travamento do elemento de bóia no cone de receptáculo, os condutos são alinhados com as colunas de ascensão correspondentes pela rotação de uma plataforma giratória car- regando os condutos.

A invenção será agora explicada com mais detalhes com refe- rência aos desenhos mostrando esquematicamente duas modalidades do sistema de amarração desconectável de acordo com a invenção.

A figura 1 mostra uma seção transversal de um navio compre- endendo uma primeira modalidade do sistema de amarração desconectável da invenção, em que o elemento de bóia de amarração é recebido e travado no receptáculo da estrutura de torre.

A figura 2 mostra o navio com o sistema de amarração desco- nectável da figura 1, em que o elemento de bóia de amarração está desco- nectado do receptáculo da estrutura de torre.

As figuras 3A e 3B mostram o detalhe Ill da figura 1 em uma maior escala com a corrente de guincho em posições diferentes. 20 A figura 4 mostra o detalhe IV da figura 1 em uma escala maior.

As figuras 5A-5E mostram o detalhe V da figura 1 em uma esca- la maior para explicar a operação do dispositivo de travamento.

A figura 6 mostra o detalhe Vl da figura 1 em uma escala maior em uma maneira muito esquemática.

As figuras 7A e 7B mostram o detalhe Vll da figura 1 em uma escala maior com a coluna de ascensão na sua posição de repouso e posi- ção de trabalho, respectivamente.

A figura 8 mostra uma seção transversal de um navio compre- endendo uma segunda modalidade do sistema de amarração desconectável da invenção, em que o elemento de bóia de amarração é recebido e travado no receptáculo da estrutura de torre.

A figura 9 é uma seção transversal mostrada esquematicamente de acordo com a linha IX-IX da figura 8.

As figuras 1 e 2 mostram esquematicamente uma seção trans- versal de um navio de flutuação 1, em que a figura 1 mostra o sistema de amarração na sua condição conectada e a figura 2 mostra o sistema de a- marração em uma condição desconectada. Nesta modalidade o navio de flutuação 1 é um navio FPSO (Flutuação, Produção, Armazenamento e Transbordo). Entretanto, deve ser entendido que o sistema de amarração desconectável pode ser usado em outros tipos de objetos F(P)SO de flutuação.

O sistema de amarração desconectável compreende um ele- mento de bóia de amarração 2 e uma estrutura de torre 3 montada em um poço 4 do navio 1. O elemento de bóia 2 é projetado para um equilíbrio de flutuação submersa em um nível predeterminado abaixo do nível da água do mar, em que a capacidade de flutuação do elemento de bóia 2 é suficiente para acomodar a carga de colunas de ascensão e linhas de amarração co- nectadas ao elemento de bóia. O elemento de bóia 2 é ancorado ao fundo do mar em uma maneira usual por meio das linhas de amarração 5, duas das quais estão mostradas nas figuras 1 e 2. Adicionalmente, o elemento de bóia de amarração 2 é fornecido com uma pluralidade das passagens 6, ca- da qual é adaptada para receber uma coluna de ascensão 7. Por motivo de clareza, somente duas colunas de asõensão 7 estão mostradas nas figuras 1 e 2. Cada coluna de ascensão 7 pode ser qualquer coluna de ascensão de fluido ou gás ou uma coluna de ascensão umbilical. Cada passagem 6 com ou sem a coluna de ascensão 7 é selada por meio de elementos de vedação ou elementos de fechamento para impedir entrada de água do mar na estru- tura de torre quando o elemento de bóia é recebido e travado na estrutura de torre.

O elemento de bóia 2 compreende um envoltório externo cônico 8 e um cilindro central 9 acomodando as passagens 6 e as colunas de as- censão instaladas 7. O cilindro central 9 se projeta de modo ascendente com relação ao envoltório externo 8 e suporta um anel de travamento 10 com um ressalto de travamento 11 na sua extremidade superior. O anel de travamen- to 10 e o ressalto de travamento 11 estão mostrados com mais detalhes na figura 4. Adicionalmente, o cilindro central 9 inclui um deque de conexão de coluna de ascensão 12 em seu lado superior. Este deque 12 é localizado abaixo do anel de travamento e suporta as colunas de ascensão instaladas 7. Nota-se que uma pluralidade de compartimentos de lastro é fornecida dentro do envoltório externo 8 do elemento de bóia 2, cujos compartimentos podem ser usados para propósitos de lastro e equilíbrio para compensar cargas excêntricas resultantes das colunas de ascensão instaladas, e quais- quer outras cargas assimétricas. Deve-se notar adicionalmente que o deque de conexão de coluna de ascensão 12 não é necessariamente localizado na metade superior do elemento de bóia 2 tal como na modalidade mostrada.

O poço 4 é fornecido por meio de um envoltório 13 montado no navio 1, por exemplo, na sua parte de proa. Tal como mostrado nas figuras 1 e 2 o envoltório 13 compreende um poço cilíndrico 14 e um cone 15. Certa- mente o envoltório 13 pode ter uma construção diferente. A título de exem- plo, nota-se que o poço cilíndrico pode se estender do nível de quilha até aproximadamente 18 m acima do nível de quilha, e o cone pode ter uma al- tura de 6,5 m. Na extremidade superior do cone 15 uma montagem de rola- mento principal 16 é suportada, a qual será descrita adicionalmente em se- guida. A ventilação do poço 4 é arranjada por meio de uma pluralidade de duetos de ventilação 17, um dos quais está mostrado esquematicamente nas figuras 1 e 2.

A estrutura de torre 3 compreende uma seção superior 18, uma seção cilíndrica central 19 e uma seção inferior 20 feita tal como um cone de receptáculo. A forma do cone de receptáculo 20 corresponde à forma de co- ne do envoltório externo cônico 8 do elemento de bóia 2, de maneira que o elemento de bóia 2 pode ser recebido de modo a se encaixar dentro do cone de receptáculo 20 da estrutura de torre 3. Desta maneira o elemento de bóia 2 será alinhado com o eixo geométrico da estrutura de torre 3 durante a ope- ração de conexão, tal como será descrito mais tarde.

Na modalidade mostrada, a estrutura de torre 3 compreende a- dicionalmente uma plataforma giratória de múltiplos deques 21 carregando os diversos condutos 22 que se estendem para abaixo da plataforma girató- ria na estrutura de torre 3. Como uma alternativa a plataforma giratória pode compreender somente um único deque. Os condutos 22 são arranjados de maneira tal que seus afastamento e distância radial a partir do eixo geomé- tricô da estrutura de torre 3 correspondem aos mesmos das passagens 6 e das colunas de ascensão 7. Na extremidade inferior os condutos 22 termi- nam por meio de estruturas de terminação incluindo um flange de conexão. Um tornei 21A é montado na plataforma giratória 21 conectando pelo menos alguns dos condutos 22 à tubulação do navio 1 não mostrada adicionalmen- te. Alguns condutos 22 podem ser juntados antes de entrar no tornei 21 A. A plataforma giratória 21 é suportada na montagem de rolamento principal 16 em uma maneira que permite rotação com relação à estrutura de torre 3. Desta maneira, os condutos 22 podem ser alinhados com as colunas de as- censão instaladas 7 ou com as passagens 6 quando o elemento de bóia 2 é recebido e travado no cone de receptáculo 20 da estrutura de torre 3.

Tal como mostrado com mais detalhes na figura 6 a montagem de rolamento principal 16 compreende as primeira, segunda e terceira partes mutuamente móveis 24, 25 e 26. A primeira parte móvel é conectada ao co- ne 15 do envoltório 13, enquanto que a segunda parte móvel 25 é conectada à plataforma giratória 21. A terceira parte móvel 26 é conectada à seção su- perior 18 da estrutura de torre 3. Será entendido que a montagem de rola- mento principal 16 com as três partes mutuamente móveis está somente mostrada a título de exemplo em uma maneira muito esquemática na figura 6. A montagem de rolamento 16 pode ser feita, por exemplo, como uma montagem de rolamento de rolete axial/radial, duplo giro, três pistas. Entre- tanto, outros tipos de montagens de rolamento podem ser usados. Na práti- ca, cada parte móvel 24-26 pode consistir em diversas seções de rolamento que são interligadas para fornecer a respectiva parte móvel.

A plataforma giratória 21 suporta um motor 27 como dispositivo de acionamento para girar a plataforma giratória com relação à estrutura de torre 3. Este motor aciona um pinhão 28 encaixando uma pista de dentes 29 que é montada no lado interno da terceira parte móvel 26 da montagem de rolamento principal 16. Na extremidade inferior a estrutura de torre 3 é su- portada por um rolamento de deslizamento radial inferior 30. Adicionalmente, frenagem ou dispositivos de travamento (não mostrados) são fornecidos pa- ra travar a plataforma giratória 21 com relação à estrutura de torre 3 durante operação normal do navio 1. Durante operação normal o navio pode ficar alinhado com as condições ambientais extremas em volta da estrutura de torre 3 ancorado ao fundo do mar por meio do elemento de bóia 2.

O elemento de bóia 2 está travado no cone de receptáculo 20 por meio do anel de travamento 10 com o seu ressalto de travamento anular 11 por meio de cooperação com o dispositivo de travamento 31 montado na seção cilíndrica central 19 da estrutura de torre. Estes dispositivos de trava- mento 31 estão mostrados esquematicamente com mais detalhes nas figu- ras 5A-5E. Tal como mostrado os dispositivos de travamento 31 compreen- dem uma pluralidade das lingüetas de travamento 32 distribuídas regular- mente em volta do ressalto de travamento anular 11 do elemento de bóia 2. Cada lingüeta de travamento 32 é suportada rotativamente na seção cilíndri- ca central 19 e é móvel entre a posição de travamento mostrada na figura 5A e uma posição de repouso mostrada na figura 5B. Na posição de travamento as lingüetas de travamento 32 encaixam o ressalto de travamento anular 11, e na posição de repouso o ressalto de travamento anular 11 pode passar as lingüetas de travamento. Cada lingüeta de travamento 32 é operada por meio de uma haste de impulsão 33 fornecida com um mecanismo hidráulico de operação 34 montado na sua extremidade superior. Construções alterna- tivas são possíveis com hastes de empurrar ou puxar.

Este mecanismo hidráulico de operação 34 está mostrado com mais detalhes nas figuras 5D e 5E a título de exemplo. Uma parte de pistão 35 é conectada na sua extremidade superior a um mecanismo à prova de falhas 36 permitindo movimento das lingüetas de travamento 32 da posição de travamento da figura 5A para a posição de repouso no caso de o meca- nismo hidráulico de operação 34 falhar para operar. Nesse caso, uma mon- tagem de pistão de cilindro 37 libera um trinco 38 de maneira que as lingüe- tas de travamento 32 podem girar para a posição de repouso da figura 5C por causa das forças para baixo no elemento de bóia 2.

Tal como mostrado na figura 5, o mecanismo hidráulico de ope- ração 34 compreende um elemento de travamento operado hidraulicamente 39 mostrado com detalhes nas figuras 5D e 5E. Na figura 5E o mecanismo hidráulico de operação 34 está na sua posição na qual as lingüetas de tra- vamento 32 encaixam o ressalto de travamento anular 11. Nesta posição da parte de pistão o elemento de travamento 39 pode ser deslocado da sua po- sição de repouso da figura 5D para a posição de travamento da figura 5E, onde a pressão hidráulica pode ser removida do mecanismo hidráulico de operação 34.

O sistema de amarração desconectável descrito anteriormente é usado na maneira seguinte para ancorar o navio 1. O elemento de bóia de amarração 2 fica flutuando na profundidade de equilíbrio predeterminada abaixo do nível da água do mar com todas as linhas de amarração 5 inteira- mente instaladas. Antes da chegada do navio 1, todas ou algumas colunas de ascensão 7 são instaladas, de maneira que o elemento de bóia 2 fica pronto para recuperação pelo navio 1 na sua chegada. Mediante a chegada do navio 1 na localização do elemento de bóia submerso 2, uma corrente de guincho 40 é recolhida pelo navio 1 em uma maneira adequada. Tal como conhecido por si, a corrente de guincho 40 é conectada por meio de um ca- bo adequado a um flutuador não mostrado parà recolhimento da corrente de guincho. Quando ele tiver sido apanhado, a corrente de guincho 40 é conec- tada a um sistema de tensionamento ou unidade de guincho 41, a qual é montada na plataforma giratória 21. Esta situação está mostrada esquemati- camente na figura 2.

Durante uma operação de puxamento o sistema de tensiona- mento 41 assegura que o elemento de bóia 2 é puxado contra o cone de receptáculo 20 da estrutura de torre 3 com uma tensão de carga predetermi- nada. Esta carga assegura que um dispositivo de vedação 42 fornecido no elemento de bóia 2 é pressionado contra o cone de receptáculo 20 com uma força predeterminada, de maneira que o lado interno da estrutura de torre 3 acima do dispositivo de vedação 42 é selado e entrada de água do mar é impedida. Na modalidade mostrada o dispositivo de vedação 42 pode ser usado mais do que uma Vez. Também é possível usar um dispositivo de ve- dação descartável. Adicionalmente, nota-se que o cone de receptáculo 20 pode ser fornecido com dispositivo de vedação ou tanto o elemento de bóia quanto o cone de receptáculo.

Uma vez que o elemento de bóia 2 esteja na sua posição dentro do cone de receptáculo 20, os mecanismos hidráulicos de operação 34 das lingüetas de travamento 32 são ativados para travar o elemento de bóia 2 dentro do cone de receptáculo 20. Quando todas as lingüetas de travamento 32 tiverem encaixado o ressalto de travamento anular 11, os mecanismos hidráulicos de operação 34 são comutados para o modo passivo de retenção ao levar o elemento de travamento 39 para a posição da figura 5E. Nesse momento o elemento de bóia 2 está inteiramente travado dentro do cone de receptáculo 20 da estrutura de torre 3 e todas as cargas de amarração são transferidas pela estrutura de torre 3 por meio dos rolamentos 16, 30 para o casco do navio 1.

O elemento de bóia 2 é fornecido com um tubo de guia central 43 para a corrente de guincho e este tubo de guia central é fornecido com um fIange anular 44 na sua extremidade inferior, tal como mostrado com mais detalhes nas figuras 3A e 3B. A corrente de guincho 40 carrega na sua extremidade inferior uma placa de tampa 45 com um anel de vedação 46. A corrente de guincho 40 é fornecida com um elemento de vedação 47. Na figura 3B a placa de tampa 45 está desencaixada do flange anular 44, e du- rante uma operação de puxamento a placa de tampa 45 se deslocará da posição da figura 3B para a posição da figura 3A, em que o anel de vedação 46 da placa de tampa 45 encaixa de modo selado o flange anular 44 do tubo de guia 43. Adicionalmente, o elemento de vedação 47 encaixará de modo selado o lado interno de uma parte de tubo de acoplamento 48. Desta ma- neira, entrada de água do mar através do tubo de guia central 43 para o lado interno da estrutura de torre 3 é impedida.

Como pode ser visto nas figuras 3A e 3B o flange anular 44 é conectado ao tubo de guia central 43 por meio de um absorvedor de choque 49. Este absorvedor de choque 49 absorve cargas de pico durante uma ope- ração de puxamento.

Quando o elemento de bóia 2 está inteiramente travado na sua posição no cone de receptáculo 20, a água do mar que estiver capturada dentro da estrutura de torre 3 pode ser devolvida para o mar ao funcionar uma bomba de porão (não mostrada) que é montada na estrutura de torre. Uma bomba adicional pode ser fornecida para dar fim a qualquer água do mar vazada através das provisões de vedação descritas anteriormente.

Durante a operação de puxamento, a cooperação entre o envol- tório externo cônico 8 do elemento de bóia 2 e o cone de receptáculo 20 ga- rantirão automaticamente uma posição alinhada de forma axial do elemento de bóia 2 com relação ao eixo geométrico da estrutura de torre 3. Entretanto, não é necessário alinhar as passagens 6 ou as colunas de ascensão insta- ladas 7 do elemento de bóia 2 com os condutos 22 acomodados na estrutura de torre 3. O elemento de bóia 2 pode ser posicionado aleatoriamente com relação aos condutos 22. Quando o elemento de bóia 2 está travado no cone de receptáculo 20, os condutos 22 podem ser alinhados com as passagens 6 e com quaisquer colunas de ascensão instaladas 7 pela rotação da plata- forma giratória 21 até que os condutos 22 correspondentes estejam opostos às colunas de ascensão 7 correspondentes. Depois de alinhar os condutos 22 e as colunas de ascensão 7, as conexões físicas entre as estruturas de terminação 50 e 51 dos condutos 22 e as colunas de ascensão 7 respecti- vamente, podem ser feitas. Estas estruturas de terminação podem compre- ender válvulas para fechar e abrir os condutos e colunas de ascensão.

Como pode ser visto na figura 2, a estrutura de terminação 51 de uma coluna de ascensão 7 inclui um flange de conexão 52 que é localizado abaixo da extremidade superior do anel de travamento 10, de maneira que os flanges de conexão 52 são protegidos pelo anel de travamento 10 duran- te operações de conexão/desconexão. A rotação da plataforma giratória 21 com os condutos 22 é possível sem qualquer contato entre os flanges de conexão 52 e os flanges de conexão 53 das estruturas de terminação 50 dos condutos 22. Antes de se fazer as conexões físicas entre colunas de ascen- são e condutos, os flanges de conexão 52, 53 podem ser preparados para garantir uma conexão inteiramente selada. Cada coluna de ascensão 7 é suportada no deque de conexão de coluna de ascensão 12 por meio de um suporte 54, tal como mostrado nas figuras 7A e 7B em uma escala maior. Cada suporte 54 é móvel para cima e para baixo por meio de um macaco hidráulico 55 mostrado na posição de repouso na figura 7A e em uma posi- ção de trabalho na figura 7B. Para se fazer as conexões físicas os suportes 54 são deslocados para cima pelos macacos hidráulicos 55. Quando os flanges de conexão 52 das estruturas de terminação 51 estão na altura cor- reta os suportes móveis 54 são travados na sua posição elevada pela inser- ção dos elementos de travamento 55A, tais como segmentos de anel. Isto permite liberação da pressão hidráulica nos macacos hidráulicos 55.

Como uma alternativa as extremidades inferiores dos condutos 22 podem ser móveis para cima e para baixo entre uma posição de repouso e posição de trabalho para permitir acoplamento dos flanges de conexão 52, 53. Como uma alternativa adicional é possível que uma ou ambas as estru- turas de terminação 50, 51 compreendam um conector de linha que pode ser operado remotamente. Um conector de linha como este fornece uma mobili- dade para cima e para baixo dos flanges de conexão 52 e/ou 53. Os conec- tores de linha podem ser feitos como conector de linha de fluxo ou conector de linha eletro/hidráulica dependendo do tipo da coluna de ascensão corres- pondente. Adicionalmente o conector de linha pode incluir válvulas de inter- rupção operadas remotamente ou de forma automática. Nota-se que os co- nectores de linha podem ser operados individualmente ou como um grupo.

Entretanto, uma construção como esta exige uma parte móvel selada com relação à coluna de ascensão ou conduto transportando fluido ou gás. Portanto, movimento da coluna de ascensão completa 7 ou da ex- tremidade inferior de conduto é preferido. Em uma modalidade alternativa ainda adicional as colunas de ascensão 7 e/ou as extremidades inferiores de conduto podem ser deslocadas para cima e para baixo em grupos de colu- nas de ascensão ou condutos ou todos conjuntamente para se fazer as co- nexões físicas entre os flanges de conexão 52, 53.

Nota-se que o lado interno da estrutura de torre pode ser torna- do inerte por meio de gás de nitrogênio e/ou ventilação mecânica para pre- venção de riscos de explosão em qualquer maneira desejada conhecida por si. Como pode ser visto na figura 1, todas as estruturas de terminação 50, 51 são inteiramente acessíveis através da estrutura de torre 3 quando o ele- mento de bóia 2 está na sua posição travada no cone de receptáculo 20. Por causa do suporte móvel em cada passagem 6, a construção do sistema de amarração desconectável permite instalação das colunas de ascensão 7 em um estágio posterior enquanto mantendo a posição travada do elemento de bóia 2 dentro do cone de receptáculo 20. Isto significa que instalação de co- lunas de ascensão adicionais no futuro é possível sem desconexão do ele- mento de bóia 2.

Para desconectar o elemento de bóia 2 da estrutura de torre 3, a produção deve ser interrompida e no caso de as estruturas de terminação 50, 51 incluírem válvulas, estas válvulas devem ser fechadas. Quaisquer fluidos e gases que possam se liberar depois da desconexão têm que ser drenados antecipadamente. Os macacos hidráulicos 55 são operados para abaixar as colunas de ascensão 7 para a sua posição de repouso da figura 7A. Adicionalmente, os mecanismos hidráulicos de operação 34 são opera- dos para deslocar as lingüetas de travamento 32 da posição de travamento da figura 5A para a posição de repouso da figura 5B. Antes da liberação das lingüetas de travamento 32 a diferença de pressão entre o lado interno da estrutura de torre 3 e o poço 4 é compensada pela inundação do lado interno da estrutura de torre 3 com água do mar para um nível como este em que exista uma pequena superpressão para garantir uma operação de descone- xão suave. Depois de levar as lingüetas de travamento 32 para a sua posi- ção de repouso, o elemento de bóia 2 é abaixado para a sua profundidade de equilíbrio de flutuação pelo sistema de tensionamento 41 e quando a ex- tremidade superior da corrente de guincho 40 tiver alcançado o sistema de tensionamento, o flutuador é conectado à corrente de guincho e também a uma placa de tampa (não mostrada) para suportar a corrente de guincho na extremidade superior do tubo de guia central 43.

Para permitir que o elemento de bóia 2 seja abaixado pelo sis- tema de tensionamento 41, as lingüetas de travamento 32 também podem ser destravadas por meio do mecanismo à prova de falhas 36, tal como des- crito anteriormente. No caso de condições inesperadas o elemento de bóia 2 pode ser abaixado em uma maneira não controlada, em que o sistema de tensionamento 41 não é usado.

A figura 8 mostra esquematicamente uma modalidade do siste- ma de amarração desconectável descrito, a qual corresponde principalmente à modalidade mostrada nas figuras 1 e 2. Partes correspondentes estão in- dicadas pelos mesmos números de referência. Neste caso cada um dos condutos 22 é fornecido com uma parte inferior 56 carregando a estrutura de terminação 50, cuja parte inferior 56 é móvel pelo menos em um plano hori- zontal. Esta parte móvel inferior 56 permite um alinhamento individual de cada estrutura de terminação 50 com relação à estrutura de terminação 51 da coluna de ascensão 7 correspondente. Desta maneira tolerâncias de construção no afastamento e posição radial das passagens 6 e dos condutos 22 podem ser facilmente compensadas. Além disso, nesta modalidade a es- trutura de torre 3 e a plataforma giratória 21 podem ser feitas como uma montagem suportada rotativamente no poço 4 por meio de uma montagem de rolamento principal que pode ser feita com duas partes mutuamente mó- veis. Uma parte desta montagem de rolamento principal carrega a monta- gem de plataforma giratória/estrutura de torre e a outra parte é montada na extremidade superior do envoltório 13. A rotação da montagem de platafor- ma giratória/estrutura de torre é possível por meio de um dispositivo de acio- namento girando esta montagem em relação ao navio 1. Adicionalmente uma montagem de freio ou dispositivo de travamento será fornecido para travar temporariamente a montagem de plataforma giratória/estrutura de tor- re em relação ao navio 1. Este dispositivo de acionamento e montagem de freio é normalmente desencaixado de maneira que o navio pode ficar alinha- do com as condições ambientais extremas em volta da estrutura de torre ancorado ao fundo do mar por meio do elemento de bóia 2. Na modalidade mostrada a mobilidade das partes inferiores 56 é obtida por meio de uma parte intermediária compreendendo duas juntas arti- culadas 57 e duas partes de dobramento 58. Será entendido que outras construções são possíveis para se obter a flexibilidade exigida dos condutos.

Tal como indicado na seção transversal da figura IX, a parte inferior pode ser deslocada ao longo de um ângulo de aproximadamente 45° para a esquerda (linhas cheias) e para a direita (linhas tracejadas) a partir da sua posição alinhada com as partes superiores de conduto. Este ângulo é somente um exemplo e outras faixas de mobilidade são certamente possíveis.

No caso de uma modalidade em que a plataforma giratória e a estrutura de torre são uma montagem, um pré-posicionamento grosseiro da estrutura de torre com relação ao elemento de bóia 2 é necessário durante uma operação de amarração. Este pré-posicionamento é possível pela orien- tação do navio 1 com relação ao elemento de bóia 2 e/ou giro da estrutura de torre 3 e da plataforma giratória 21 pelo dispositivo de acionamento com relação ao navio 1. Quando o elemento de bóia 2 é recebido e travado no cone de receptáculo 20, um alinhamento final é obtido pelo deslocamento das partes inferiores 56.

Nota-se que os recursos do sistema de amarração desconectá- vel descrito podem ser aplicados independentemente em tipos diferentes de sistemas de amarração. Por exemplo, o suporte móvel das colunas de as- censão pode ser aplicado independente do uso de uma plataforma giratória e/ou do dispositivo de travamento e/ou do arranjo das estruturas de termina- ção na estrutura de torre.

A invenção não está limitada à modalidade tal como descrita an- teriormente, a qual pode ser variada em muitos modos dentro do escopo da invenção tal como definido nas reivindicações.

Claims (23)

1. Sistema de amarração desconectável para um navio (1), compreendendo um elemento do bóia (2) de amarração e uma estrutura de torre (3) em um poço (4) do navio (1), o elemento do bóia (2) de amarração sendo ancorado ao fundo do mar e tendo uma pluralidade de passagens (6), cada uma adaptada para receber uma coluna de ascensão (7), a estrutura de torre (3) tendo um receptáculo (20) para receber o elemento do bóia (2) e um dispositivo de travamento (31) para travar o elemento do bóia (2) no receptáculo, a estrutura de torre (3) acomodando uma pluralidade de condutos (22) para serem conectados às colunas de ascensão (7) instaladas em passagens (6) do elemento do bóia (2), em que a estrutura de torre (3) é suportada rotativamente no poço (4) do navio (1) por meio de pelo menos uma montagem de rolamento (16) montada acima do nível do mar, caracterizado pelo fato de que o elemento do bóia (2) é fornecido com um envoltório externo cônico (8) e o receptáculo (20) da estrutura de torre (3) tem uma forma de cone correspondendo ao envoltório externo cônico (8) do elemento do bóia (2), a estrutura de torre (3) compreendendo uma plataforma giratória (21) carregando os condutos (22) para serem conectados às colunas de ascensão (7), em que a plataforma giratória (21) é suportada na montagem de rolamento (16) em uma maneira giratória com relação à estrutura de torre (3) para alinhar os condutos com as colunas de ascensão (7) quando o elemento do bóia (2) é recebido e travado no receptáculo (20) da estrutura de torre (3).

2. Sistema de amarração desconectável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a montagem de rolamento (16) compreende primeira, segunda e terceira partes (24, 25, 26) mutuamente móveis, em que a primeira parte (24) móvel é conectada ao navio (1), a segunda parte (25) móvel é conectada à plataforma giratória (21), e a terceira parte (26) móvel é conectada à estrutura de torre (3).

3. Sistema de amarração desconectável, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a plataforma giratória (21) suporta um dispositivo de acionamento para girar a plataforma giratória (21) com relação à estrutura de torre (3), o dispositivo de acionamento sendo feito preferivelmente como um motor (27) de acionamento fixado à plataforma giratória (21) e encaixando uma pista de dentes (29) fornecida na terceira parte móvel (26) da montagem de rolamento (16).

4. Sistema de amarração desconectável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado peio fato de que cada conduto (22) compreende uma parte inferior (56) móvel com relação à estrutura de torre (3) para alinhar a parte inferior (56) com a coluna de ascensão (7) correspondente.

5. Sistema de amarração desconectável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento do bóia (2) é fornecido com um envoltório externo cônico (8) e o receptáculo (20) da estrutura de torre (3) tem uma forma de cone correspondendo ao envoltório externo cônico (8) do elemento do bóia (2), em que cada conduto (22) compreende uma parte inferior (56) móvel com relação à estrutura de torre (3) para alinhar a parte inferior (56) com a coluna de ascensão (7) correspondente.

6. Sistema de amarração desconectável, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a plataforma giratória (21) suporta um dispositivo de acionamento para girar a plataforma giratória (21) e a estrutura de torre (3) com relação ao navio (1).

7. Sistema de amarração desconectável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que a parte inferior (56) de cada conduto (22) é conectada à sua parte superior por meio de uma parte intermediária flexível, compreendendo preferivelmente uma pluralidade de juntas articuladas (57) e partes de dobramento (58).

8. Sistema de amarração desconectável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o elemento do bóia (2) compreende uma extremidade superior com um ressalto de travamento anular (11) adaptado para cooperar com o dispositivo de travamento (31) da torre (3), o dispositivo de travamento (31) compreendendo uma pluralidade de lingüetas de travamento (32) distribuídas em volta do ressalto de travamento anular (11), cada lingüeta de travamento (32) sendo móvel por meio de um mecanismo hidráulico de operação (34) entre uma posição de travamento encaixando o ressalto de travamento anular (11) e uma posição de repouso na qual o ressalto de travamento anular (11) pode passar as lingüetas de travamento (32), em que o mecanismo de operação é preferivelmente montado na estrutura de torre (3).

9. Sistema de amarração desconectável, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada mecanismo hidráulico de operação (34) compreende um elemento de travamento (39) para travar o mecanismo de operação na posição de travamento para manter a posição de travamento sem ativação hidráulica do mecanismo de operação (34).

10. Sistema de amarração desconectável, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que cada mecanismo hidráulico de operação (34) compreende um sistema à prova de falhas para liberar as lingüetas de travamento (32).

11. Sistema de amarração desconectável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que dispositivos são fornecidos para deslocar cada conduto (22) ou um grupo de condutos com relação à(s) coluna(s) de ascensão (7) correspondente(s) para cima e para baixo entre uma posição de repouso e uma posição de trabalho, em que cada coluna de ascensão (7) é fornecida com um flange de conexão (52) que é localizado abaixo da extremidade superior do elemento do bóia (2) e acima de um deque de conexão (12) de coluna de ascensão (7) do elemento do bóia (2).

12. Sistema de amarração desconectável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que cada coluna de ascensão (7) e conduto (22) são fornecidos com uma estrutura de terminação (50, 51) na sua extremidade superior e inferior, respectivamente, em que pelo menos uma estrutura de terminação (50, 51) de uma coluna de ascensão (7) ou conduto (22) correspondente compreende um conector de linha que pode ser operado para deslocar um flange de conexão (52) da coluna de ascensão (7) ou conduto (22) para cima e para baixo.

13. Sistema de amarração desconectável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que cada coluna de ascensão (7) ou grupo de colunas de ascensão (7) é suportado no elemento do bóia (2) por meio de um suporte (54) que é móvel para cima e para baixo entre uma posição de repouso e uma posição de trabalho, em que cada coluna de ascensão (7) é fornecida com um flange de conexão (52) que é localizado abaixo da extremidade superior do elemento do bóia (2) e acima de um deque de conexão (12) de coluna de ascensão do elemento do bóia (2) na posição de repouso de suporte e se projeta para fora da extremidade superior do elemento do bóia (2) na posição de trabalho de suporte.

14. Sistema de amarração desconectável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de vedação (42) é fornecido entre o elemento do bóia (2) e o cone de receptáculo (20) da estrutura de torre (3) para vedar o lado interno da estrutura de torre (3) contra entrada de água do mar quando o elemento do bóia (2) é recebido e travado no cone de receptáculo (20), em que as passagens (6) e colunas de ascensão (7) instaladas são localizadas dentro do dispositivo de vedação (42) e são acessíveis através da estrutura de torre (3) quando o elemento do bóia (2) é recebido e travado no receptáculo (20) da estrutura de torre (3).

15. Sistema de amarração desconectável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o elemento do bóia (2) compreende um elemento de guincho (40) e um tubo de guia (43) central para o elemento de guincho, o tubo de guia {43) central tendo um flange anular (44) na sua extremidade inferior e o elemento de guincho (40) carregando na sua extremidade inferior uma placa de tampa (45) adaptada para encaixar de modo selado o flange anular (44), o elemento de guincho (40) sendo adaptado na sua outra extremidade para ser puxado por um sistema de tensionamento (41) do navio (1).

16. Sistema de amarração desconectável, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o elemento de guincho (40) é fornecido com um dispositivo de vedação (42) cooperando de modo selado com o lado interno do tubo de guia (43) central quando o elemento de guincho (40) é puxado e a placa de tampa (45) encaixa o flange anular (44).

17. Sistema de amarração desconectável, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que o flange anular (44) é conectado ao tubo de guia (43) central por meio de um absorvedor de choque (49).

18. Estrutura de torre (3) caracterizada por ser usada em um sistema de amarração desconectável conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17.

19. Elemento do bóia (2) caracterizado por ser usado em um sistema de amarração desconectável conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17.

20. Navio (1) caracterizado pelo fato de que compreende uma estrutura de torre (3) conforme definido na reivindicação 18.

21. Método para conectar um navio (1) a um elemento do bóia (2) de amarração, o navio (1) compreendendo uma estrutura de torre (3) tendo um receptáculo (20) para receber o elemento do bóia (2) e um dispositivo de travamento (31) para travar o elemento do bóia (2) no receptáculo, o elemento do bóia (2) de amarração sendo ancorado ao fundo do mar e tendo uma pluralidade de passagens (6), cada uma adaptada para receber uma coluna de ascensão (7), a estrutura de torre (3) acomodando uma pluralidade de condutos (22) a serem conectados às colunas de ascensão (7) instaladas em passagens (6) do elemento do bóia (2), em que o elemento do bóia (2) é puxado para dentro do cone de receptáculo (20) e o dispositivo de travamento (31) é ativado para travar o elemento do bóia (2) no cone de receptáculo (20), caracterizado pelo fato de que, depois do travamento do elemento do bóia (2) no cone de receptáculo (20), os condutos são alinhados com as colunas de ascensão (7) correspondentes pela rotação de uma plataforma giratória (21) carregando os condutos (22).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que os condutos (22) são alinhados com as colunas de ascensão (7) correspondentes pelo deslocamento de uma parte inferior (56) de cada conduto (22) com relação à sua parte superior correspondente.

23. Método, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que depois de alinhar os condutos (22) com as colunas de ascensão (7), as colunas de ascensão são deslocadas com relação aos condutos (22) para conectar os condutos com as colunas de ascensão (7) correspondentes.