BRPI0900888B1 - sistema de conexão axial para interligar dutos - Google Patents

Abstract

sistema de conexão axial para interligar dutos. é revelado um sistema de conexão, compreendendo um dispositivo de conexão axial <4> para interligar duto(s) (6) a duto(s) ou a equipamento(s) submersos, a partir de embarcação na superfície, suspenso por cabo ou similar, em antas as modalidades de lançamento, tanto previamente conectado à extremidade superior, como à extremidade inferior do duto <6) a ser conectado. o dispositivo de conexão axial (4) compreende, em uma de suas extremidades, um elemento de conexão (7) remotamente operado, de tipo com colar tradicional, com mordentes (8) e anel came (9), ou elemento similar, para proporcionar a conexão ao duto ou equipamento de destino, previamente instalado próximo ao leito marinho, e na extremidade oposta um elemento de conexão (5) de tipo flange, ou similar, para a ligação do duto a ser conectado, sendo ambos os elementos de conexão interligados através de passagem preferencialmente reta, interna ao corpo do dispositivo (4). o corpo do dispositivo (4), é provido de articulações (10) externas que propiciam o giro em eixo preferencialmente horizontal e ortogonal ao eixo da passagem, estando acopladas a dispositivo de sustentação (3), suspenso pelo referido cabo.

Description

SISTEMA DE CONEXÃO AXIAL PARA INTERLIGAR DUTOS

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção refere-se a um sistema de conexão entre diferentes dutos submersos, ou entre dutos submersos e equipamentos submersos, tais como, por exemplo, válvulas e estruturas submersas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Dutos submersos são instalados sobre o leito do mar para conduzir fluidos, tais como líquidos e/ou gases. Estes dutos são providos eventualmente de dispositivos que permitem conecta-los e/ou desconecta-los a outros dutos, ou a um número de equipamentos instalados em posições diversas, que são empregados para controlar, interromper, monitorar, armazenar ou interferir de alguma forma no fluxo dos fluidos conduzidos.

Os referidos dispositivos de conexão devem garantir a continuidade da condução dos fluidos, assim como devem garantir estanqueidade em relação ao meio exterior, que se encontra tipicamente em contato com o mar. Entende-se por estanqueidade, vazamento praticamente nulo e/ou aceitável, em conformidade com especificações aplicáveis. Observa-se a referida estanqueidade sob pressões diferenciais entre o meio exterior e o dito fluido, igualmente em conformidade com especificações aplicáveis.

Os referidos dutos, equipamentos, e dispositivos de conexão são fabricados e posteriormente transportados através do mar, tipicamente por meio de embarcações e/ou dispositivos flutuantes apropriados, até o local geográfico pretendido da instalação, para então serem lançados ou liberados, afundando progressivamente até o assentamento sobre o leito do mar.

Um conjunto de dispositivos de conexão, dutos, e equipamentos pode ser considerado uma composição de unidades de dispositivos de conexão, de dutos e de equipamentos, e, assim, adota-se na presente descrição o caso simples de um 5 dispositivo de conexão singelo associado a um duto e a um equipamento, não se restringindo, entretanto, a abrangência da invenção para o caso de um dispositivo de conexão singelo, estendendo-se também aos casos de dispositivos de conexão associados a dutos múltiplos e a equipamentos 10 múltiplos, ou singelos.

Um dispositivo de conexão singelo pode ser construído com diferentes configurações, e a tecnologia apresenta diversas soluções para modelos destes dispositivos.

Estes modelos podem ser classificados em dois grupos, o primeiro abrangendo os dispositivos nos quais o elemento de conexão necessita intervenção humana local para sua operação, e o segundo, os que empregam elementos de conexão que podem ser operados remotamente, sem a necessidade de intervenção local de um operador. Conexões com flanges e 20 estojos, ou conexões soldadas são exemplos de dispositivos com elementos de conexão contidos no primeiro grupo. Constituem soluções simples, confiáveis e de baixo custo, que entretanto apresentam restrições quanto à aplicação, porque limitam-se aos casos de conexões operadas na superfície ou próximo a ela, ou aos casos nos quais a intervenção de mergulhadores é viável.

Existem, contudo, inúmeras aplicações que exigem a operação do dispositivo de conexão próximo ao leito marinho, nas quais a intervenção de mergulhadores é considerada 30 indesejável, inviável, ou mesmo praticamente impossível, e nestes casos, são requeridos dispositivos com elementos de conexão remotamente operados, contidos no segundo grupo.

A rigor, na grande maioria dos casos, os dispositivos do segundo grupo são previamente conectados a uma das extremidades do duto ou equipamento a ser conectado, através de elementos de conexão do primeiro grupo, quando ainda encontram-se na superfície, ou próximo a ela; sua característica de operação remota é então utilizada após o lançamento, quando o dispositivo encontra-se próximo ao leito marinho, para realizar a conexão de sua extremidade livre ao duto ou equipamento de destino.

A classificação dos dispositivos em dois grupos é utilizada na presente descrição, unicamente com o objetivo de situar e caracterizar, bem como de estabelecer a necessidade e as vantagens de dispositivos de conexão remotamente operados. Isto posto, a partir deste ponto, exceto quando explicitamente especificado, a designação de dispositivo de conexão deverá subentender dispositivos remotamente operados, que viabilizam a operação de conexão/desconexão próximo ao leito marinho, sem a necessidade de intervenção humana local.

Dispositivos de conexão assim caracterizados, podem ser classificados quanto à sua geometria, em dispositivos axiais, nos quais a passagem de condução de fluido do dispositivo é praticamente reta e alinhada com o eixo do(s) duto(s) associado(s) , e dispositivos em angulo, nos quais a passagem de condução do fluido não é reta, e muda de direção em relação ao eixo de ao menos um dos dutos associados.

Um dispositivo de conexão axial permite a conexão entre dois dutos, mantendo-se praticamente alinhado ao eixo de ambos os dutos, e consequentemente, mantendo os eixos de ambos os dutos praticamente alinhados entre si. Um dispositivo de conexão em angulo, por sua vez, introduz localmente uma mudança na direção do eixo de um duto em relação ao eixo do outro duto, quando utilizado para conectar dois dutos.

Uma vez que dutos apoiados sobre o solo marinho apresentam eixos com direção eminentemente horizontal, a utilização prática de dispositivos de conexão em angulo obriga, na grande maioria dos casos, a inclusão de trechos 5 curvos de dutos associados a estes dispositivos, de forma a compensar os desvios de direção introduzidos pelos referidos dispositivos. Tais trechos curvos apresentam, usualmente, dimensões comparáveis às dos próprios dispositivos de conexão, formando conjuntos com dimensões da ordem de 10 metros.

Cumpre situar que, nas aplicações de interesse no âmbito da presente descrição, os dutos apresentam passagem para fluido com dimensão linear transversal da ordem de 50 milímetros a 500 milímetros, sob lâminas d'água de instalação da ordem de centenas de metros a milhares de metros. Nestas condições, sendo os comprimentos dos dutos maiores ou menores que a lâmina d'água, mas de mesma ordem de grandeza, tais dutos apresentam apreciável complacência flexural em relação ao eixo, podendo descrever curvas.

Esta característica dos dutos permite admitir, em uma aproximação macroscópica, que estes dutos comportam-se como entidades unifilares, com capacidade de transmitir esforços mecânicos eminentemente axiais de tração. Permite ainda, que mudanças de direção nos eixos dos dutos, introduzidas por dispositivos de conexão angulares, possam ser parcialmente compensadas por curvas nas trajetórias destes dutos.

Devido a sua geometria, bem como à geometria dos trechos curvos associados, dispositivos de conexão em angulo introduzem localmente esforços mecânicos de momento, quando 30 esforços mecânicos de tração são eventualmente transmitidos pelos dutos, obrigando a construção de estruturas suficientemente robustas para proporcionar a requerida resistência mecânica.

Esforços de tração nos dutos podem ser provocados por diversas causas, durante operações de lançamento, por exemplo; podem ser provocados por correntezas, ou ainda, por mau tempo na superfície, no caso de existirem embarcações 5 ligadas de alguma forma aos referidos dutos.

Devido às dimensões significativas dos esforços mecânicos envolvidos, em muitos casos não é tecnicamente viável a construção de estruturas suficientemente robustas para resistir aos momentos introduzidos, obrigando então a 10 utilização de trechos mais longos, e consequentemente mais custosos, de dutos para aumentar o atrito com o solo, e desta forma minimizar os esforços de tração sobre os dispositivos de conexão em angulo.

A geometria simples dos dispositivos de conexão axiais, por sua vez, impede o surgimento de esforços mecânicos de momento, proporcionando alta resistência intrínseca a esforços de tração, eventualmente transmitidos pelos dutos. Dispositivos de conexão axiais são, na maioria dos casos, ao menos tão robustos quanto os próprios dutos, possibilitando 20 assim a construção de estruturas e de arranjos menos custosos.

Face ao exposto, são óbvias as vantagens proporcionadas pelo emprego de dispositivos de conexão axiais, em lugar de dispositivos em angulo, do ponto de vista da simplicidade, 25 bem como da robustez e otimização do conjunto de dutos e equipamentos associados.

Do ponto de vista operacional de instalação, contudo, as soluções oferecidas pelo estado da técnica, apresentam dificuldades que justificam a preferência pelo uso de 30 dispositivos de conexão em angulo, que por este motivo, são largamente empregados no Brasil.

Devido ao fato anteriormente mencionado de que os dutos apresentam apreciável complacência flexural em relação ao eixo, podendo descrever curvas, e comportam-se portanto, como entidades unifilares com capacidade de transmitir esforços mecânicos axiais de tração, o lançamento destes dutos, quando realizado a partir de embarcações ou flutuantes na superfície, obedece uma trajetória em forma de catenária. O traçado da catenária aproxima-se da vertical na superfície, e da tangente ao solo marinho, no fundo.

Conforme anteriormente descrito, na maioria dos casos, um dispositivo de conexão é previamente acoplado a uma das extremidades de um duto por ocasião do lançamento, para posterior conexão a outro duto ou equipamento no fundo do mar. Durante a operação de lançamento, o referido dispositivo é preferencialmente suportado por um cabo ou similar de sustentação movimentado por guincho, guindaste ou equipamento de carga equivalente, instalado em embarcação.

Na modalidade em que o dispositivo de conexão é acoplado na extremidade superior do duto, o cabo é preferencialmente utilizado para suportar o dispositivo e o próprio duto a ele conectado, que se encontra pendente abaixo do dispositivo. Nesta situação a carga suportada pelo cabo e pelo dispositivo de conexão corresponde ao peso do trecho vertical de duto, desde a superfície até o leito marinho, acrescido dos esforços dinâmicos impostos pelo movimento. Esta carga atinge valores consideráveis quando a profundidade é significativa, e as soluções técnicas empregadas devem viabilizar a sustentação do conjunto, sem prejuízo à integridade dos componentes

Na modalidade em que o dispositivo de conexão é acoplado na extremidade inferior do duto, a descida deste duto é sincronizada com a descida do cabo que sustenta o dispositivo, de forma a evitar esforços eventualmente provocados no duto pelo peso do dispositivo, salvo em raras exceções, nas quais o duto é comparativamente robusto em relação ao dispositivo, e o cabo pode não ser utilizado.

A versatilidade quanto à modalidade de lançamento, contudo, é obviamente uma característica operacional desejável do dispositivo de conexão, que preferivelmente deve proporcionar a instalação, estando acoplado tanto à extremidade superior, quanto à extremidade inferior do duto. Por este motivo o cabo de sustentação é preferencialmente utilizado em ambas as modalidades, e as soluções técnicas empregadas devem preferencialmente prever a manipulação de cargas significativas, presentes nas instalações a grandes profundidades. Tal versatilidade proporciona flexibilidade, muitas vezes necessária, ao projeto da disposição do conjunto de dutos e equipamentos, especialmente face aos longos prazos de fabricação característicos destes equipamentos.

Em face da forma de lançamento acima descrita, explicase a referida preferência pela utilização de dispositivos de conexão em angulo, a despeito das vantagens proporcionadas por dispositivos de conexão axiais, visto que a descida do dispositivo por meio de cabo de sustentação, operacionalmente favorece a realização da conexão em direção aproximadamente vertical, mesma direção do movimento de aproximação do dispositivo ao equipamento ou duto a que se destina. Além de propiciar a aproximação, a conexão na direção vertical ainda se beneficia operacionalmente do peso do dispositivo para gerar força positiva de acoplamento.

Uma vez que os dutos apoiados sobre o leito marinho, contudo, apresentam direção eminentemente horizontal, a conexão na direção aproximadamente vertical obriga o emprego de dispositivos de conexão em angulo. A referida preferência pela utilização destes dispositivos, portanto, é motivada essencialmente por aspectos operacionais, podendo ser interpretada como uma restrição imposta pela indisponibilidade de soluções análogas que favoreçam a operação de conexão, no caso de dispositivos de conexão axiais, mais vantajosos nos demais aspectos.

Procedimentos proporcionados pelo estado da técnica de dispositivos de conexão, podem ainda acrescentar um estágio adicional entre a descida do dispositivo e a operação de conexão propriamente dita: logo após a descida, o dispositivo de' conexão é pousado sobre o leito marinho, para posteriormente ser movimentado sobre o solo em direção ao equipamento ou duto a que se destina, e em seguida conectado. Este estágio adicional impõe acréscimo nos custos e no tempo de operação, mas possibilita o uso de dispositivos de conexão axiais. Tais técnicas são particularmente interessantes quando a operação é realizada a pequenas profundidades, e sob condições de mar turbulentas, situação em que manipular equipamentos suspensos próximo ao fundo pode oferecer riscos, ao passo que desenvolver a operação sobre o leito marinho pode ser mais interessante. Sob as condições observadas no Brasil, entretanto, em que lançamentos são realizados a grandes profundidades com mar pouco revolto, o acréscimo nos custos e no tempo de operação, adicionado às dificuldades inerentes à movimentação dos dispositivos de conexão sobre o leito marinho, muitas vezes lodoso e irregular, tornam inconveniente este tipo de técnica, que por este motivo, raramente é empregada. As técnicas empregadas no País, preferencialmente utilizam cabos de sustentação ou similares para realizar a operação de conexão, manipulando o dispositivo de conexão e o respectivo duto suspensos, proximos ao fundo, tal como anteriormente descrito.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, um sistema de conexão, compreendendo um dispositivo de conexão axial é proporcionado para interligar duto(s) a duto(s) ou a equipamento(s) submersos, a partir de embarcação na superfície, suspenso por cabo ou similar, em ambas as modalidades de lançamento, tanto previamente conectado à extremidade superior, como à extremidade inferior do duto a ser conectado. Conforme anteriormente especificado, a designação de dispositivo de conexão subentende dispositivo remotamente operado, que viabiliza a operação de conexão/desconexão próximo ao leito marinho, sem a necessidade de intervenção humana local. A operação de conexão é realizada seqüencialmente à descida do dispositivo e duto associado, sem a necessidade de estágios intermediários de pouso e arraste sobre o solo marinho. A operação de desconexão, por sua vez é o reverso da conexão, permitindo a recuperação do dispositivo e duto associado à superfície, seqüencialmente, pelo içamento através de cabo ou similar de sustentação.

Em face do acima exposto, são óbvias as vantagens proporcionadas pela presente invenção, que reúne a conveniência do ponto de vista construtivo, do emprego de dispositivos de conexão axiais, em lugar de dispositivos em angulo, em função de sua geometria simples e robusta, com a versatilidade operacional e facilidade de instalação, que caracterizam estes dispositivos de conexão em angulo.

O referido sistema proporcionado pela presente invenção, é preferencialmente composto por três subconjuntos distintos: o primeiro que contém o dispositivo de conexão axial propriamente dito, o segundo, residente no equipamento ou duto de destino, previamente instalado próximo ao leito do mar, e o terceiro que contém um dispositivo auxiliar que tem a função de acoplar o cabo de sustentação a este dispositivo de conexão axial, durante as operações de descida e de conexão, bem como de desconexão e de recuperação à superfície. A divisão nos referidos três subconjuntos é de caráter funcional, e a presente invenção pode assumir disposições físicas nas quais estes subconjuntos encontram-se parcialmente associados.

No primeiro subconjunto, o dispositivo de conexão axial, contem em uma de suas extremidades um elemento de conexão de tipo similar a flange, do grupo que necessita intervenção humana, para proporcionar a ligação do duto a ser conectado, quando o dispositivo ainda se encontra na superfície. Na extremidade oposta, o dispositivo contém um elemento de conexão de tipo similar a elemento em colar tradicional, com mordentes e anel came, do grupo remotamente operado, para proporcionar a conexão ão duto ou equipamento de destino, previamente instalado próximo ao leito marinho. O corpo do dispositivo de conexão é preferencialmente reto, interligando diretamente, através de uma passagem interna, os dois elementos de conexão, cujos eixos são preferencialmente alinhados.

Montado externamente ao corpo, um eixo de articulação ortogonal ao eixo do dispositivo de conexão axial, proporciona o acoplamento deste subconjunto, ao terceiro subconjunto, que contém o dispositivo auxiliar de acoplamento ao cabo, ou similar, de sustentação. A direção do eixo de articulação é preferencialmente horizontal, e este arranjo físico possibilita a rotação do eixo do dispositivo de conexão, ortogonalmente à direção do cabo de sustentação, a qual é eminentemente vertical, uma vez que o mesmo é suspenso a partir da superfície. A referida rotação, consequentemente, permite que o eixo do dispositivo de conexão assuma qualquer inclinação em relação à vertical, durante as operações de instalação e de recuperação.

Durante a descida ou a subida do sistema, suspenso pelo cabo ou similar a partir da embarcação na superfície, o dispositivo de conexão pode assumir a inclinação imposta pelo duto a ser conectado, que se encontra a ele acoplado, especialmente na modalidade em que este acoplamento é estabelecido na extremidade superior do duto, e este encontra-se pendente abaixo do dispositivo de conexão, sendo por ele suportado. Este arranjo proporciona ao sistema a 10 capacidade para suportar as expressivas cargas que surgem nestas condições, devido ao peso próprio do duto suspenso, bem como às componentes dinâmicas associadas. Para que estas cargas se apresentem para o sistema, eminentemente como cargas de tração pura, sem momentos de flexão 15 significativos, a distância entre o eixo do dispositivo de conexão, que praticaménte coincide com o eixo do duto suspenso, e o eixo de articulação é muito reduzida, e portanto ambos os eixos são preferencialmente perpendiculares entre si. O eixo de articulação é 20 subdividido em dois semieixos alinhados, construídos externamente ao corpo do dispositivo de conexão , de forma a poder atravessar a passagem de condução interna existente, sem qualquer interferência. Um carro é solidamente acoplado em torno do corpo do dispositivo de conexão, e com liberdade 25 de translação em relação a este. Em uma das variações do sistema da presente invenção, os semieixos são montados sobre este carro, o qual apresenta igualmente liberdade de giro em relação ao corpo. Esta disposição é particularmente vantajosa, pois proporciona o alívio de eventuais torções 30 presentes no duto a ser conectado, quando o dispositivo, de conexão já se encontra próximo do fundo, as quais poderiam dificultar o alinhamento com o duto ou equipamento de destino.

Durante as operações de conexão ou desconexão, já próximo ao leito marinho, o eixo de articulação possibilita o alinhamento do eixo do dispositivo de conexão na direção do duto ou equipamento de destino, preferencialmente 5 horizontal.

duto, ou equipamento de destino, é provido de mandril, que faz parte do segundo subconjunto do sistema, especialmente desenhado para acoplamento estanque ao dispositivo de conexão.

A operação de instalação é realizada em três fases.

Na primeira fase o dispositivo de conexão é orientado na direção aproximada do duto de destino, e pousado sobre uma estrutura que tem por função proporcionar o alinhamento entre o dispositivo de conexão e o mandril, mantendo uma 15 distância conveniente entre ambos, para evitar choques mecânicos, e garantir sua integridade; esta estrutura integra o segundo subconjunto, e proporciona encaixe para o carro do dispositivo de conexão.

Na segunda fase, uma vez obtido o alinhamento, o dispositivo de conexão é aproximado do mandril por movimento de translação em relação ao carro, que se encontra encaixado na estrutura, até que ambos estejam próximos o suficiente para a atuação do elemento de conexão remota, que ocorre na terceira fase. O movimento de aproximação na segunda fase é 25 proporcionado por atuador(es) mecânico(s) ou hidráulico(s) , preferencialmente residente(s) no terceiro subconjunto, que empurra (m) o dispositivo de conexão, através de dispositivo de transmissão a ele acoplado. Em uma das variações da presente invenção, o(s) atuador(s) é(são) residente(s) no 30 primeiro subconjunto, integrado(s) ao dispositivo de transmissão. O referido movimento de translação desloca igualmente o duto a ser conectado, utilizando sua flexibilidade intrínseca. O trecho deste duto, contíguo ao dispositivo de conexão, deve ser convenientemente disposto, portanto, de forma a facilitar esta operação.

Na terceira fase, estando o dispositivo já em posição adequada, o elemento de conexão é atuado de forma a efetivar a conexão propriamente dita. No dispositivo de conexão, em que o elemento de conexão é do tipo colar tradicional, com mordentes e anel carne, este anel carne é axialmente deslocado em direção aos mordentes, de forma a fechá-los sobre o mandril do duto de destino, por meio de atuador(es) mecânico(s) ou hidráulico(s) . Este(s) atuador(es) é (são) preferencialmente residente(s) no terceiro subconjunto, que movimenta o anel através de dispositivo de transmissão, localizado no primeiro subconjunto. Em uma das variações da presente invenção, o(s) atuador(es) é(são) residente (s) no primeiro subconjunto, integrado(s) ao dispositivo de transmissão. Em outra das variações da presente invenção, tanto o movimento de aproximação do dispositivo de conexão axial, quanto do anel carne para fechamento dos mordentes, são proporcionados pelo(s) mesmo(s) atuador(es).

Após a realização da operação de conexão, o terceiro subconjunto pode ser desacoplado do eixo de articulação do primeiro subconjunto, que contém o dispositivo de conexão axial, de forma a abandoná-lo devidamente conectado ao equipamento ou duto de destino. O terceiro subconjunto pode ser então recolhido à superfície através do cabo ou similar, que o une à embarcação.

A operação de desconexão, por sua vêz, que permite a recuperação à superfície do dispositivo de conexão e do duto a ele acoplado, é realizada de maneira reversa à operação de conexão. O terceiro subconjunto é lançado da embarcação para ser acoplado ao eixo de articulação do dispositivo de conexão, que se encontra instalado, conectado ao equipamento ou duto, no fundo. Após este acoplamento, o sistema é operado de forma a proporcionar a desconexão. Esta operação é então realizada igualmente em três fases, reversas em relação às três fases da conexão, anteriormente descritas.

EXEMPLO DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

Um exemplo de dispositivo de conexão axial de acordo com a presente invenção é descrito a seguir, fazendo-se referência às figuras de ilustração:

A fig.	1	representa em	três	vistas	o primeiro
10 subconjunto.
A fig.	2	representa em	duas	vistas	o terceiro
subconj unto.
A fig. 3	é	uma vista lateral	do	conj unto,	contendo os

três subconjuntos, representando sua disposição próximo ao 15 leito marinho.

A fig. 4 é uma vista lateral do conjunto mostrando os três subconjuntos após completada a operação de conexão.

A fig. 5 é uma vista lateral do conjunto mostrando os três subconjuntos, após completada a operação de conexão, e 20 após o desacoplamento do terceiro subconjunto.

A fig. 6 é uma vista lateral do primeiro subconjunto acoplado ao terceiro subconjunto, suspensos a partir da embarcação na superfície, no intercurso até o fundo, mostrando o duto suspenso a modalidade de operação em que o 25 dispositivo de conexão é acoplado à extremidade superior do duto.

A fig. 7 é uma vista lateral do primeiro subconjunto acoplado ao terceiro subconjunto, suspensos a partir da embarcação na superfície, no intercurso até o fundo, 30 mostrando a modalidade de operação em que o dispositivo de conexão é acoplado à extremidade inferior do duto.

A fig. 8 é uma vista lateral do terceiro subconjunto mostrando um dispositivo auxiliar que pode ser utilizado para facilitar a manobra de assentamento no segundo subconjunto.

Na forma de realização ilustrada, o subconjunto 1 consiste do dispositivo de conexão 4, que contém um flange 5 para conexão ao duto 6, bem como o elemento de conexão 7 do tipo colar tradicional, com mordentes 8 e anel carne 9. Dois semieixos 10 são dispostos ortogonalmente ao dispositivo de conexão 4, fixos ao carro 11, que envolve o dispositivo 4 externamente, podendo se deslocar axialmente em relação a ele, dentro de limites impostos por batentes de final de curso. O movimento axial do carro 11 em relação ao corpo do dispositivo de conexão 4, é proporcionado pelos pares de alavancas 12 e 13 que compõem o dispositivo de transmissão 14. O anel carne 9 apresenta igualmente movimento de curso axial, de forma a poder movimentar e fechar os mordentes 8, para realizar a conexão. O movimento do anel carne 9 é proporcionado pelos pares de alavancas 12 e 15, do dispositivo de transmissão 14.

Na forma de realização ilustrada, o subconjunto 2 consiste do duto de destino 16, devidamente unido ao mandril 17, ao qual o elemento de conexão 7 pode ser firmemente conectado por meio dos mordentes 8. A estanqueidade da conexão é proporcionada pelo elemento de vedação 18, residente no primeiro subconjunto. O subconjunto 2 é composto ainda pela estrutura 19, que além de suportá-lo mecanicamente, proporciona o encaixe dos semieixos 10 e do carro 11 do primeiro subconjunto.

Na forma de realização ilustrada, o subconjunto 3, por sua vez, é constituído por duas articulações 2 0 que se acoplam aos semieixos 10, proporcionando liberdade de giro. As articulações 20 são firmemente unidas a um olhai de içamento 21, para acoplamento ao cabo suspenso, ou similar, proveniente da embarcação de superfície, através de uma estrutura convenientemente desenhada para deixar o espaço livre necessário ao dispositivo de conexão axial 4.

Atuadores 22 são montados lateralmente nesta estrutura, de forma a poder agir sobre o dispositivo de transmissão 14, no 5 primeiro subconjunto.

Na fig. 3 é representada a situação pré-conexão ou pósdesconexão, mostrando o dispositivo de conexão axial 4, aproximadamente alinhado com o duto de destino 16 e mandril 17. O carro 11 é representado deslocado em direção ao 10 elemento de conexão 7. Nesta posição do carro 11, quando o subconjunto 1 encontra-se assentado, próximo do subconjunto 2, é garantida a folga necessária para evitar a interferência entre o elemento de conexão 7 e o mandril 17. Os mordentes 8 são mostrados em posição aberta, e o anel 15 carne 9 na posição retraída correspondente.

Na fig. 4 é representada a situação de conexão, mostrando o dispositivo de conexão axial 4 alinhado e conectado ao mandril 17. O carro 11 é representado deslocado na direção oposta ao elemento de conexão 7, após o movimento 20 de aproximação final deste elemento de conexão 7 ao o mandril 17. Os mordentes 8 são mostrados em posição fechada em torno do mandril 17, fixando-o firmemente, e o anel carne 9 na posição avançada correspondente.

Na fig. 5 é representada a situação pós-conexão, ou pré-desconexão, mostrando o dispositivo de conexão axial 4 conectado ao mandril 17, e o subconjunto 3 desacoplado do subconjunto 1.

No caso de operação de conexão, o subconjunto 3 é recolhido à embarcação na superfície, após a situação 30 representada na fig. 5, deixando o dispositivo de conexão axial 4 devidamente conectado ao mandril 17.

No caso de operação de desconexão, o subconjunto 3 é lançado da embarcação na superfície, para se aproximar do dispositivo de conexão axial 4 que se encontra conectado ao mandril 17, antes da situação representada na fig. 5.

Na fig. 6, são representados os subconjuntos 1 e 3, durante o intercurso entre a superfície e o fundo, mostrando 5 o duto 6 suspenso na vertical, conectado pela sua extremidade superior. Nesta modalidade, o peso próprio do trecho de duto 6 suspenso, mais cargas dinâmicas associadas, é totalmente suportado pelos subconjuntos 1 e 3, e o dispositivo de conexão 4 posiciona-se com o elemento de 10 conexão 7 voltado para cima.

Na fig. 7, são representados os subconjuntos 1 e 3, durante o intercurso entre a superfície e o fundo, mostrando o duto 6 conectado pela sua extremidade inferior. Nesta modalidade, a extremidade oposta do duto 6 é suportada a 15 partir da superfície, e apenas uma fração do peso próprio do trecho de duto suspenso, mais cargas dinâmicas associadas, é suportada pelos subconjunto 1 e 3. Assim sendo, o subconjunto 1 pode assumir qualquer inclinação entre a vertical e a horizontal, dependendo do equilibro 20 imposto pelo duto 6.

À medida que os dois subconjuntos 1 e 3 acoplados, encontra-se mais próximos do fundo, em ambas modalidades mostradas nas figs. 6 e 7, uma condição adequada de equilíbrio é proporcionada pelo fato do duto 6 apoiar-se 25 sobre o solo marinho, reduzindo sua influência sobre a posição do subconjunto 1, que é desenhado para assumir então, um alinhamento horizontal.

Conforme anteriormente descrito, na operação de instalação, a transição da situação representada nas figs. 6 30 ou 7, para a situação representada na fig. 3, ocorre durante a primeira fase de instalação. Simultaneamente, a aproximação em relação ao segundo subconjunto é obtida de forma controlada através de manobra da embarcação na superfície, e o cabo de sustentação é afrouxado de forma a possibilitar o assentamento do dispositivo de conexão 4 sobre a estrutura 19, que, por sua vez é desenhada de forma a proporcionar a convergência do alinhamento, à medida que os semieixos 10 e o carro 11 nela se encaixam.

A segunda fase tem início em seguida, quando os atuadores 22 pressionam para baixo as alavancas 15 do dispositivo de transmissão 14, que acionam as alavancas 12, que por sua vez acionam as alavancas 13, empurrando o dispositivo de conexão 4, juntamente com o elemento de conexão 7 em direção ao mandril 17. A reação deste movimento em relação ao subconjunto 2 é proporcionada através do carro 11, pelos semieixos 10 a ele solidários, que se encontram encaixados na estrutura 19. Durante a aproximação, o anel carne 9 acompanha o movimento do dispositivo 4, igualmente empurrado pelas alavancas 15, até o ponto em que as faces do dispositivo 4 e do mandril 17 se tocam.

A partir deste ponto, tem início a terceira fase, quando as alavancas 13 perdem efeito pela diferença de fase angular em relação às alavancas 15, deixando portanto de mover o dispositivo de conexão 4, enquanto as alavancas 15 continuam a empurrar o anel carne 9 no sentido de fechar os mordentes 8 sobre o mandril 17. Os atuadores 22 continuam a pressionar as alavancas 15 até o final de curso, completando e efetivando a conexão, conforme representado na fig. 4.

Uma vez completada a conexão, as articulações 20 são remotamente abertas para liberar os semieixos 10, proporcionado o desacoplamento entre os subconjuntos 1 e 3, conforme representado na fig. 5.

Na operação de desinstalação para recuperação do subconjunto 1 á superfície, as operações são exatamente reversas. A partir da situação representada na fig. 5, o subconjunto 3 é posicionado e assentado sobre o dispositivo de conexão 4, por meio de manobra da embarcação na superfície, e a ele acoplado, pelo acionamento remoto das articulações 20 que se fecham em torno dos semieixos 10. Ά seguir os atuadores 20 deslocam para cima as alavancas 15 em movimento reverso das fases de conexão, puxando o anel came 9, abrindo os mordentes 8, e movendo o dispositivo de conexão 4 até que este se afaste do mandril 17. Os subconjuntos 1 e 3 acoplados, são então removidos do subconjunto 2 por meio de manobra de içamento a partir da embarcação na superfície, conforme representado na fig. 3, e em seguida recuperados á superfície, conforme representado nas figs. 6 ou 7.

Na fig. 8 é mostrado um dispositivo auxiliar de engate 23 que pode ser incorporado ao subconjunto 3, com o objetivo de auxiliar a manobra de assentamento, durante a primeira fase de instalação. O dispositivo é utilizado para engatarse em receptáculo apropriado, solidário ao subconjunto 2, proporcionando uma aproximação e um assentamento controlado, à medida que o cabo de sustentação, ou similar, é afrouxado. O dispositivo 23 consiste de um braço 24 ligado ao subconjunto 3 através de articulações 25, tendo em sua extremidade livre, um engate 26 que se engancha num receptáculo 27 adequadamente posicionado na estrutura 19 do subconjunto 2. Quando o cabo de sustentação é afrouxado, a carga é transferida para o dispositivo 23, que então gira em suas articulações 25 para proporcionar a aproximação e o assentamento do subconjunto 1 sobre o subconjunto 2.

Modificações e aperfeiçoamentos podem ser incorporados sem fugir do escopo da invenção.

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Sistema de conexão, compreendendo um dispositivo de conexão axial (1) para interligar duto(s) a duto(s) ou a equipamento(s) submersos, a partir de embarcação na superfície, suspenso por cabo ou similar, em ambas as modalidades de lançamento, tanto previamente conectado à extremidade superior, como à extremidade inferior do duto a ser conectado, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de conexão axial (1) compreende, em uma de suas extremidades, um elemento de conexão remotamente operado (7), de tipo similar a elemento em colar tradicional, com mordentes (8) e anel carne (9), compatível para a conexão ao duto ou equipamento de destino (16), o qual é previamente instalado próximo ao leito marinho, e na extremidade oposta um elemento de conexão de tipo similar a flange (5), para a ligação do duto a ser conectado (6), sendo ambos elementos de conexão aproximadamente alinhados sobre um mesmo eixo, coincidente com o eixo do corpo (4) do dispositivo e interligados através de passagem interna a este corpo (4), que é provido de um carro externo (11), que se desloca longitudinalmente, proporcionando movimento de translação axial do corpo (4), que é provido ainda de articulação(ções) externa(s) (10), que se acopla(m) a dispositivo de sustentação (3), suspenso pelo referido cabo, proporcionando movimento de rotação em eixo ortogonal ao eixo do corpo (4).
2. 2. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a passagem interna ao corpo (4) do dispositivo de conexão (1), que interliga ambos elementos de conexão, é preferencialmente reta.
3. 3. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o eixo de giro das articulações (10) é preferencialmente horizontal.
4. 4. Sistema de conexão de acordo com as reivindicações 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de sustentação (3) suspenso pelo cabo ou similar da embarcação
5. 5 na superfície pode ser acoplado ou desacoplado das articulações (10) do dispositivo de conexão axial (1), quando este encontra-se instalado.

   5. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação 4,

   CARACTERIZADO pelo fato de que as articulação (ções) (10)

   10 assumem a forma de um par de semieixos machos, ou de buchas fêmeas, que se acoplam ao dispositivo de sustentação (3), dispostos externamente ao corpo (4) do dispositivo de conexão axial (1), ortogonais ao seu eixo longitudinal.
6. 6. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação 5,

   15 CARACTERIZADO pelo fato de que as articulações (10) são preferencialmente perpendiculares ao eixo longitudinal do corpo (4) do dispositivo de conexão axial (1) .
7. 7. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que as articulações (10) são

   20 fixadas sobre o carro (11) que se desloca longitudinalmente sobre o corpo (4) do dispositivo de conexão axial (1).
8. 8. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o carro (11) encaixa-se em estrutura (19) associada ao duto ou equipamento de destino

   25 (16) .
9. 9. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o movimento longitudinal do carro (11) em relação ao corpo (4) do dispositivo de conexão (1) proporciona a aproximação, ou o afastamento deste

   30 dispositivo em relação ao duto ou equipamento de destino (16) .
10. 10. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o movimento longitudinal do carro (
11. 11) é proporcionado por atuador(es) controlado(s) (22) .

    5 11. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação

    10, CARACTERIZADO pelo fato de que o(s) atuador(es) (22) proporciona(m) o movimento longitudinal do carro (11) através de dispositivo de transmissão (14).
12. 12. Sistema de conexão de acordo com a reivindicação

    10 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de transmissão (14) é composto por alavancas.
13. 13. Sistema de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de conexão remotamente operado (7), compreendido na

    15 extremidade do dispositivo de conexão axial (1), é do tipo colar tradicional, com mordentes (8) e anel carne (9), que se conecta a um mandril (17) unido ao duto ou equipamento de destino (16).
14. 14. Sistema de conexão de acordo com as reivindicações

    20 12 e 13, CARACTERIZADO pelo fato de que alavancas (15) do dispositivo de transmissão (14) proporcionam o movimento do anel came (9) sobre os mordentes (8), para travamento ou destravamento da conexão do dispositivo de conexão axial (1) sobre o mandril (17).

    25 15. Sistema de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o carro (11) apresenta liberdade de giro em relação ao corpo (4) do dispositivo, proporcionando livre movimento de rotação do corpo (4) no seu eixo longitudinal.

    30 16. Sistema de conexão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de sustentação (3) é provido de dispositivo auxiliar de engate (23), que se acopla a estrutura (19) associada ao duto, ou equipamento de destino (16), para auxiliar a aproximação e o assentamento do dispositivo de conexão (1) .