ES2269753T3 - Embarcacion flexible para contener fluidos formada en helice. - Google Patents

Abstract

Una embarcación flexible (10) para contener fluidos, para el transporte de agua dulce, cuya embarcación (10) com- prende: una estructura tubular alargada (12), flexible, consti- tuida por una banda (13) de tela enrollada en hélice que tie- ne una anchura menor que la anchura de la estructura tubular (12); medios para impermeabilizar dicha estructura tubular (12); teniendo dicha estructura tubular (12) un extremo delan- tero (14) y un extremo trasero (16); medios para cerrar herméticamente dicho extremo delante- ro (14) y dicho extremo trasero (16); medios (31) para llenar con carga y para vaciar dicha embarcación (10); y medios (20) fijados a dicha embarcación (10) para permi- tir el remolque de la misma, caracterizada porque dicha em- barcación incluye, al menos, una viga de rigidización circun- ferencial flexible (36) posicionada alrededor de una circun- ferencia de la estructura tubular (12) y que es puesta a pre- sión y descomprimida.

Description

Embarcación flexible para contener fluidos formada en hélice.

Campo del invento

El presente invento se refiere a una embarcación flexible para contener fluidos (denominada en lo que sigue, en ocasiones, "FFCV") para transportar y contener un gran volumen de fluido, en particular un fluido con una densidad menor que la del agua salada, más particularmente, agua dulce, y al método de fabricarla.

Antecedentes del invento

El uso de recipientes flexibles para contener y transportar cargas, en particular cargas líquidas o fluidas, es bien conocido. Es bien conocido el uso de recipientes para transportar fluidos en agua, particularmente en agua salada.

Si la carga es fluida o es un sólido fluidificado con una densidad menor que la del agua salada, no es necesario utilizar barcazas para graneles ni buques tanque ni embarcaciones de contención, rígidos. En su lugar, pueden utilizarse embarcaciones de contención flexibles que se remolcan o empujan desde un lugar a otro. Tales embarcaciones flexibles ofrecen ventajas evidentes con relación a las embarcaciones rígidas. Además, las embarcaciones flexibles, si se construyen apropiadamente, pueden enrollarse o plegarse sobre sí mismas, una vez que se han vaciado de su carga, y guardarse para un viaje de retorno.

En todo el mundo existen muchas zonas cuya necesidad de agua dulce es crítica. El agua dulce es una necesidad tan básica que la recolección de los icebergs y los casquetes polares se está convirtiendo en un gran negocio en rápido crecimiento. Sin embargo, se obtenga donde se obtenga el agua dulce, su transporte económico al destino proyectado constituye un problema.

Por ejemplo, en la actualidad, un recolector de casquetes de hielo pretende utilizar buques tanque de 150.000 toneladas de capacidad para transportar agua dulce. Evidentemente, esto supone no sólo el coste de utilización de un vehículo de transporte de esta clase, sino también el gasto añadido de su viaje de retorno, en lastre, para recoger una nueva carga. Las embarcaciones contenedoras flexibles, cuando se vacían pueden aplastarse y guardarse en, por ejemplo, el remolcador que las llevo hasta el punto de descarga, con lo que se reduce esta parte del coste.

Incluso contando con tal ventaja, la economía dicta que el volumen transportado en la embarcación contenedora flexible debe ser suficiente para superar los gastos de transporte. En consecuencia, se están desarrollando recipientes flexibles cada vez mayores. Sin embargo, hay problemas de tipo técnico relacionados con tales recipientes que persisten a pesar de los desarrollos conseguidos con el paso de los años. A este respecto, en el documento GB-A-824984 y en las patentes norteamericanas 2.997.973; 2.998.973; 3.001.501; 3.056.373 y 3.167.103 se enseñan mejoras introducidas en las barcazas o embarcaciones de contención flexibles. El uso para el que habitualmente se proyectan las embarcaciones de contención flexibles es el transporte o el almacenamiento de líquidos o sólidos fluidificables con un peso específico menor que el del agua salada.

La densidad del agua salada en comparación con la densidad del líquido o de los sólidos fluidificables refleja el hecho de que la carga proporciona flotación a la bolsa flexible de transporte cuando una bolsa, llena del todo o sólo parcialmente, se pone en agua salada y se la remolca. Esta flotación de la carga proporciona flotación para el recipiente y facilita el transporte de la carga de un puerto a otro.

En la patente norteamericana 2.997.973, se describe una embarcación que comprende un tubo cerrado de material flexible, tal como un tejido impregnado de caucho natural o sintético, dotado de una proa aerodinámica destinada a ser conectada a unos medios de remolque, y uno o más conductos en comunicación con el interior de la embarcación para, por ejemplo, permitir su llenado y su vaciado. La flotación se consigue gracias al contenido líquido de la embarcación y su forma depende del grado en que esté llena. Esta patente sugiere que la bolsa de transporte flexible puede fabricarse a partir de una única tela tejida como un tubo. No enseña, sin embargo, cómo se conseguiría esto en el caso de un tubo de tales dimensiones. Aparentemente, una estructura de esta clase tropezaría con el problema que suponen las costuras. Comúnmente, se encuentran costuras en las bolsas flexibles comerciales de transporte, ya que éstas están fabricadas, típicamente, como un parcheado, cosiendo o conectando entre sí por otros medios las secciones de material impermeable. Véase, por ejemplo, la patente norteamericana 3.779.196. Sin embargo, es sabido que las costuras constituyen una fuente de fallos de las bolsas cuando éstas son sometidas, repetidamente, al transporte de cargas pesadas. Evidentemente, en una estructura sin costuras, puede evitarse el fallo de éstas. Sin embargo, dado que una estructura con costuras es una alternativa a una simple tela tejida y presentaría distintas ventajas en relación con ella, particularmente en cuanto a su fabricación, sería deseable conseguir la creación de un tubo cosido que no fuese propenso a que fallaran sus costuras.

A este respecto, la patente norteamericana 5.360.656, titulada "Fieltro de prensa y método de fabricación", expedida el 1 de Noviembre de 1994 y cedida en común, describe una tela de base de un fieltro de prensa que se fabrica a partir de bandas de tela enrolladas en hélice. La banda de tela de material filamentoso, de preferencia una banda de tela tejida en plano, y tiene filamentos longitudinales que, en la tela de base final forman ángulo en lo que sería la dirección de la máquina de un fieltro de prensa.

Durante la fabricación de la tela de base, la banda de tela de material filamentoso se enrolla o se coloca en hélice, formando de preferencia en al menos dos rollos de ejes paralelos. Así, la longitud de la tela vendrá determinada por la longitud de cada espira de la banda de tela de material filamentoso y su anchura estará determinada por el número de espiras.

El número de espiras puede variar a todo lo ancho de la tela de base. Las partes adyacentes de los bordes longitudinales de la banda de tela arrollada en hélice están dispuestos de modo que las uniones o transiciones entre las espiras puedan unirse de diversas formas.

Puede conseguirse una unión de borde, por ejemplo por cosido, fusión y soldadura (a modo de ejemplo, soldadura ultrasónica, como se establece en la patente norteamericana 5.713.399, titulada "Cosido mediante ultrasonidos de bandas apoyadas a tope para telas de máquinas papeleras", expedida el 3 de Febrero de 1998 y cedida en común) de material no tejido o de material no tejido con fibras de fusión. La unión de borde también puede conseguirse dotando a la banda de tela de material filamentoso a lo largo de sus dos bordes longitudinales de bucles de cosido de tipo conocido que pueden unirse por medio de uno o más filamentos de cosido. Tales bucles de cosido pueden formarse, por ejemplo, directamente a partir de los hilos de trama, si la banda de tela se ha tejido en plano.

Si bien esa patente se refiere a la creación de una tela de base para un fieltro de prensa, tal tecnología puede tener aplicación en la creación de una estructura tubular suficientemente fuerte para un recipiente de transporte. Además, siendo el uso proyectado un recipiente de transporte en lugar de una tela de prensa, en la que se desea una transición lisa entre las bandas de tela, esta no es una preocupación particular y son posibles diferentes métodos de unión (solapamien-
to y cosido, pegado, grapado, etc.). A los expertos en la técnica les pueden resultar evidentes otros tipos de unión.

Debe observarse que la patente norteamericana núm. 5.902.070, titulada "Recipiente geotextil y método para producirlo", expedida el 11 de Mayo de 1999 y cedida a Bradley Industrial Textiles, Inc., divulga un recipiente fabricado helicoidalmente. No obstante, tal recipiente está destinado a conservar su contenido y mantenerse estacionario y no se trata de un recipiente de transporte.

Volviendo a la aplicación particular a la que se refiere el presente invento, en el uso de grandes recipientes de transporte surgen otros problemas. A este respecto, es sabido que, cuando se remolcan en agua salada recipientes de transporte o barcazas flexibles, parcial o completamente llenos, se presentan problemas de inestabilidad. Esta inestabilidad se describe como una oscilación por flexión del recipiente y está relacionada directamente con la flexibilidad del recipiente de transporte lleno del todo o en parte. Esta oscilación por flexión es conocida, también, como "serpenteo". Es sabido que los recipientes flexibles largos, dotados de extremos estrechados y que tienen una circunferencia relativamente constante en la mayor parte de su longitud, presentan problemas de serpenteo. El serpenteo se describe en la patente norteamericana 3.056.373 observando que las barcazas flexibles con extremos estrechados se ven sometidas a oscilaciones perjudiciales capaces de provocar rupturas importantes o, en casos extremos, de destruir la barcaza cuando se la remolca a una velocidad superior a una velocidad crítica determinada. Se pensaba que las oscilaciones de esta naturaleza se deben a fuerzas que actúan lateralmente sobre la barcaza, hacia su popa. Una solución sugerida consistió en proporcionar un dispositivo para crear una rotura de las líneas de flujo del agua que corre a lo largo de la superficie de la barcaza y generar turbulencia en el agua en torno a la popa. Se decía que dicha turbulencia eliminaría o reduciría las fuerzas que provocan el serpenteo, dado que éste depende de un flujo uniforme del agua para provocar el movimiento lateral de la barcaza.

Se han propuesto otras soluciones para el serpenteo en, por ejemplo, las patentes norteamericanas 2.998.973; 3.001.501 y 3.056.373. Estas soluciones incluyen, entre otras, anclas flotantes, quillas y anillos deflectores.

Otra solución contra el serpenteo es construir el recipiente con una forma que proporcione estabilidad durante su remolque. La compañía Nordic Water Supply asentada en Noruega, ha utilizado esta solución. Los recipientes flexibles de transporte utilizados por esta compañía tienen una forma que puede describirse como la de un hexágono alargado. Se ha demostrado que esta forma de hexágono alargado permite realizar un remolque satisfactoriamente estable cuando se transporta agua dulce en mar abierto. Sin embargo, tales recipientes presentan limitaciones de tamaño debido a la magnitud de las fuerzas impuestas sobre ellos. A este respecto, entra en juego la relación entre la fuerza de remolque, la velocidad de remolque y el consumo de combustible para un recipiente de forma y tamaño dados. El operador de un remolcador que tire de un recipiente de transporte flexible desea remolcarlo a una velocidad a la que el coste de transporte de la carga se reduzca al mínimo. Si bien las velocidades de remolque elevadas resultan atractivas en cuanto a que reducen la duración del remolque, las consecuencias de una velocidad de remolque elevada son un elevado consumo de combustible y fuerzas de remolque elevadas. Las fuerzas de remolque elevadas exigen que haya de aumentarse la resistencia del material utilizado en la construcción del recipiente, para manipular las grandes cargas. El aumento de la resistencia se consigue, típicamente, utilizando un material más grueso para el recipiente. Esto, sin embargo, da como resultado un aumento del peso del recipiente y una disminución de la flexibilidad del material. Ello, a su vez, tiene como consecuencia una mayor dificultad en la manipulación del recipiente de transporte flexible, ya que éste es menos flexible a la hora de enrollarlo y más pesado de transportar.

Además, el consumo de combustible aumenta rápidamente al incrementarse la velocidad de remolque. Para un recipiente particular, existe una combinación entre velocidad de remolque y consumo de combustible que origina un coste mínimo del transporte de la carga. Además, las velocidades de remolque elevadas también pueden acentuar los problemas de serpenteo.

En la situación de los recipientes de transporte flexibles con forma de hexágono alargado utilizados en el transporte de agua dulce en mar abierto, se ha encontrado, para un recipiente con una capacidad de 20.000 metros cúbicos, una combinación aceptable de fuerza de remolque (de unas 8 a unas 9 toneladas métricas), velocidad de remolque de unos 8,33 km/h (4,5 nudos) y consumo de combustible. Los recipientes en forma de hexágono alargado con una capacidad de 30.000 metros cúbicos se remolcan con una velocidad de remolque inferior, una fuerza de remolque superior y un consumo de combustible mayor que un recipiente cilíndrico de 20.000 metros cúbicos. Ello se debe, fundamentalmente, al hecho de que la anchura y la profundidad del hexágono alargado, de mayores dimensiones, debe desplazar más agua salada cuando es remolcado en mar abierto. Además, es deseable conseguir aumentar la capacidad del recipiente con el fin de lograr una economía a escala para la operación de transporte. Sin embargo, aumentar más la capacidad de los recipientes en forma de hexágono alargado tendrá como consecuencia una disminución de las velocidades de remolque y un mayor consumo de combustible.

Las anteriores preocupaciones relacionadas con el serpenteo, la capacidad del recipiente, la fuerza de remolque, la velocidad de remolque y el consumo de combustible, definen la necesidad de un diseño mejorado de un recipiente de transporte flexible. Se necesita un diseño mejorado que logre una combinación de remolque estable (sin serpenteo), gran capacidad de la FFCV, elevada velocidad de remolque, baja fuerza de remolque y bajo consumo de combustible, en comparación con los diseños existentes.

Además, para aumentar el volumen de la carga que se remolca, se ha sugerido remolcar varios recipientes flexibles juntos. Tales disposiciones pueden encontrarse en las patentes norteamericanas 5.657.714; 5.355.819 y 3.018.748, en las que se remolcan en línea, uno detrás de otro, una pluralidad de recipientes. A fin de aumentar la estabilidad de los recipientes, el documento EPO 832 032 B1 describe el remolque de múltiples recipientes en un diseño en yuxtaposición.

Sin embargo, al remolcar recipientes flexibles yuxtapuestos, las fuerzas laterales provocadas por el movimiento de las olas oceánicas crea inestabilidades que tienen como consecuencia que un recipiente empuje al otro y rueden unos sobre otros. Tales movimientos tienen un efecto perjudicial sobre los recipientes y, también, afectan a la velocidad de desplazamiento.

Además, aunque como se ha hecho notar en lo que antecede, es deseable un recipiente flexible sin costuras y ello se ha tratado en la técnica anterior, los medios para fabricar una estructura de esta clase tienen sus dificultades. Hasta ahora, como se ha indicado, los grandes recipientes flexibles se fabricaban típicamente en secciones más pequeñas que se cosían o se unían juntas. Estas secciones tenían que ser impermeables. Típicamente, dichas secciones, de no estar fabricadas de un material impermeable, podrían ser dotadas fácilmente de un revestimiento impermeable antes de su montaje. El revestimiento podría aplicarse por medios usuales, tales como pulverización o revestimiento por inmersión.

En consecuencia, se necesita una FFCV para transportar grandes volúmenes de fluido, que supere los problemas antes señalados en relación con una estructura de esa clase y con el ambiente en el que funcionan. Esto se resuelve de acuerdo con el contenido de las reivindicaciones 1 y 35.

Sumario del invento

Por tanto, un objeto principal del invento es proporcionar una FFCV de tela formada en hélice, relativamente grande, para el transporte de carga incluyendo, en particular, agua dulce, que tiene una densidad menor que la del agua salada.

Otro objeto del invento es proporcionar una FFCV de esta clase que tenga medios para inhibir su serpenteo no deseado durante el remolque.

Otro objeto del invento es proporcionar medios para permitir el transporte de una pluralidad de tales FFCV.

Otro objeto del invento es proporcionar medios para reforzar una FFCV de esta clase con el fin de distribuir eficazmente la carga en ella y de evitar su rotura.

Todavía otro objeto es proporcionar medios para impermeabilizar el tubo utilizado en la FFCV.

Estos y otros objetos y ventajas se lograrán gracias al presente invento. A este respecto, el presente invento prevé el uso de un tubo formado en hélice para crear la FFCV, con una longitud de 91,44 m (300 pies) o más y un diámetro de 12,19 m (40 pies) o más. Una estructura tan grande puede fabricarse de la forma establecida en la patente norteamericana núm. 5.360.656 y en máquinas que fabrican telas para máquinas papeleras tales como las que posee en propiedad y maneja la titular de esta solicitud. Los extremos del tubo, a los que algunas veces se denomina morro y cola, o proa y popa, se cierran herméticamente por cualquiera de diversos medios, incluyendo su plegado y pegado y/o cosido, con una barra de remolque apropiada unida en el morro. Ejemplos de partes extremas en la técnica anterior pueden encontrarse en las patentes norteamericanas 2.997.973; 3.018.748; 3.056.373; 3.067.712 y 3.150.627. Están previstas una o más aberturas para el llenado y el vaciado de la carga, tal como se describe en las patentes norteamericanas 3.067.712 y 3.224.403.

Además, merced al uso del método de banda en hélice, la proa o la popa pueden estrecharse dándoles, por ejemplo, forma de cono u otra adecuada para tal fin.

Con el fin de reducir el efecto de serpenteo en una estructura tan larga, hay previstas una pluralidad de vigas de rigidización longitudinales a lo largo de ella. Estas vigas de rigidización están destinadas a ser puestas a presión con aire u otro medio. Las vigas pueden formarse como parte del tubo o pueden tejerse por separado y mantenerse en mangas que pueden formar parte de la FFCV. También, pueden estar trenzadas en la forma establecida en las patentes norteamericanas 5.421.128 y 5.735.083 o en un artículo titulado "Diseño y aplicaciones de materiales compuestos tridimensionales trenzados", de D. Brookstein, 6ª Conferencia Europea sobre Materiales Compuestos, Septiembre de 1995. Igualmente, pueden tricotarse o tenderse. El tubo se obtiene, de preferencia, por el método de formación en hélice descrito en lo que antecede. Aunque es posible unir o fijar tales vigas mediante cosido o de otro modo al tubo, se prefiere, sin embargo, la construcción unificada debido a la facilidad de fabricación y a su mayor resistencia.

Vigas de refuerzo o de rigidización de construcción similar, como antes se ha señalado, pueden preverse, también, en posiciones espaciadas alrededor de la circunferencia del tubo.

Las vigas también proporcionan flotación a la FFCV cuando se la descarga, para mantenerla a flote, ya que una FFCV vacía pesaría, normalmente, más que el agua salada. Pueden preverse válvulas que permitan la puesta a presión y la descompresión cuando se enrolla la FFCV para almacenarla.

En la situación en que se remolca más de una FFCV, se prevé que una forma de hacerlo es colocándolas yuxtapuestas. Para aumentar la estabilidad y evitar su "vuelco" se utilizaría una pluralidad de separadores de viga, conteniendo preferiblemente aire comprimido u otro medio a presión, para acoplar entre sí FFCV adyacentes a lo largo de las mismas. Los separadores de viga pueden fijarse a las paredes laterales de la FFCV mediante conectadores de costura con pasadores o cualesquiera otros medios adecuados a tal fin.

Otra forma sería construir una serie de FFCV interconectadas por una parte formada como una hélice plana.

El presente invento describe, también, métodos para impermeabilizar el tubo. La banda de tela puede revestirse por el interior, el exterior o por ambas caras, con un material impermeable. Una vez formado el tubo, las costuras pueden revestirse adicionalmente.

Breve descripción de los dibujos

De este modo, gracias al presente invento se conseguirán dichos objetos y ventajas, debiendo tomarse su descripción en conjunto con los dibujos, en los que:

la Figura 1 es una vista en perspectiva, algo general, de una FFCV de la técnica anterior, cilíndrica, con una proa o morro puntiagudo;

la Figura 2 es una vista en perspectiva, algo general, de una FFCV cilíndrica, con una proa o morro aplanado, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 2A es una vista en perspectiva, algo general, de una FFCV que tiene tapas de extremo romas en su proa y en su popa, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

las Figuras 2B y 2C muestran una disposición de tapa de extremo alternativa a la mostrada en la Figura 2A, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 3 es una vista en sección de una FFCV que tiene vigas longitudinales de rigidización, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 3A es una vista en perspectiva, algo general, de una FFCV que tiene vigas longitudinales de rigidización (mostradas separadas) que se introducen en mangas a lo largo de la FFCV, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 4 es una vista parcialmente en sección de una FFCV que tiene vigas de rigidización circunferenciales, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 5 es una vista en perspectiva de una FFCV en forma de vaina, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

las Figuras 5A y 5B muestran vistas, algo generales, de una serie de FFCV en forma de vaina conectadas mediante una estructura plana, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 6 es una vista algo general de dos FFCV remolcadas yuxtapuestas con una pluralidad de separadores de viga conectados entre ellas, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 7 es una vista algo esquemática de la distribución de fuerzas en FFCV yuxtapuestas conectadas mediante separadores de viga, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 8 es una vista en perspectiva de una FFCV formada en hélice, que tiene una proa y una popa de forma cónica, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 8A es una vista en perspectiva de una parte de proa o de popa formadas en hélice, que incorpora las enseñanzas del presente invento;

la Figura 8B es una vista en perspectiva de una proa o de una popa formadas en hélice, terminada, que incorpora las enseñanzas del presente invento; y

la Figura 9 es una vista en perspectiva de una FFCV formada en hélice, con cavidades de refuerzo formadas en ella, que incorpora las enseñanzas del presente invento.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La FFCV 10 propuesta está proyectada para construirse con un tubo textil impermeable. La configuración del tubo puede variar. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 2, comprendería un tubo 12 de diámetro (perímetro) sustancialmente uniforme y cerrado en cada extremo 14 y 16. Los respectivos extremos 14 y 16 pueden cerrarse, aplastarse y hermetizarse de varias maneras, como se describirá. La estructura impermeable resultante también tendrá flexibilidad suficiente para ser plegada o enrollada para su transporte y almacenamiento.

Antes de pasar a describir de forma más particular el diseño de la FFCV del presente invento, es importante tener en cuenta determinados factores de diseño. La distribución uniforme de la carga remolcada es crucial para la vida útil y el comportamiento de la FFCV. Durante el proceso de remolque, sobre la FFCV actúan dos tipos de fuerzas resistentes, la resistencia viscosa y la resistencia hidrodinámica. La fuerza total, la fuerza de remolque, es la suma de las fuerzas resistentes debidas a la viscosidad y a la hidrodinámica. Cuando se pone inicialmente en movimiento una FFCV llena, estacionaria, ha de vencerse una fuerza de inercia que se experimenta durante la aceleración de la FFCV hasta conseguir una velocidad constante. La fuerza de inercia puede ser muy elevada, en contraste con la fuerza resistente total, debido a la elevada masa que se pone en movimiento. Se ha mostrado que la fuerza resistente viene determinada, fundamentalmente, por la máxima sección transversal del perfil de la FFCV, o por el punto de diámetro máximo. Una vez alcanzada una velocidad constante, la fuerza de inercia durante el remolque es nula y la carga total de remolque es igual a la fuerza resistente total.

Como parte de esto, y además, se ha determinado que para aumentar el volumen de la FFCV, resulta ser más eficaz aumentar su longitud que aumentar su longitud y su anchura a la vez. Por ejemplo, se ha desarrollado una fuerza de remolque en función de la velocidad de remolque para una bolsa de transporte de forma cilíndrica, que tiene una proa y una popa de configuración esférica. Se supone que la FFCV está completamente sumergida en el agua. Si bien esta suposición puede no ser correcta para una carga cuya densidad sea inferior a la del agua salada, aporta medios para estimar los efectos relativos del diseño de la FFCV sobre las exigencias de remolque. Este modelo estima la fuerza total de remolque calculando dos componentes de resistencia para una velocidad dada y sumándolas. Las dos componentes de resistencia son la resistencia debida a la viscosidad y la resistencia hidrodinámica. Las fórmulas para las componentes de resistencia se muestran en lo que sigue:

Resistencia debida a la viscosidad (toneladas) = (0,25*(A4+D4)*(B4+(3,142*C4))*E4^1,63/8896

Resistencia hidrodinámica (toneladas) = (((B4-(3,14*C4/2))*C4/2)^1,87)E4*1,33*1,133/8896

Fuerza total de remolque (toneladas) = Resistencia debida a la viscosidad (toneladas) + Resistencia hidrodinámica (toneladas)

donde A4 es la longitud total en metros, D4 es la longitud total de las secciones de proa y de popa en metros, B4 es el perímetro de la bolsa en metros, C4 es el calado en metros y E4 es la velocidad en nudos.

Puede determinarse ahora la fuerza de remolque para una serie de diseños de FFCV. Por ejemplo, supóngase que la FFCV tiene una longitud total de 160 metros, las secciones de proa y de popa tienen una longitud total de 10 metros, su perímetro es de 35 metros, la velocidad es de 7,41 km/h (4 nudos) y la bolsa está llena al 50%. El calado en metros se calcula suponiendo que la forma de la sección transversal de la FFCV parcialmente llena, es ovalada. Esta forma supone que la sección transversal se asemeja a dos semicírculos unidos a una sección central rectangular. El calado para esta FFCV se calcula en unos 3,26 metros. La fórmula para calcular el calado se muestra a continuación.

Calado (metros) = B4/3,14*(1-((1-J4)^0,5))

donde J4 es la fracción entera para la FFCV (50% en este caso).

Para esta FFCV, la resistencia total es de 3,23 toneladas. La resistencia hidrodinámica s de 1,15 toneladas y la resistencia debida a la viscosidad es de 2,07 toneladas. Si la carga fuese agua dulce, esta FFCV transportaría 7481 toneladas al 50% de su capacidad.

Si se desea una FFCV que pueda transportar unas 60.000 toneladas de agua al 50% de su capacidad, la capacidad de la FFCV puede aumentarse de, al menos, dos maneras. Una forma es aumentar su longitud total, la longitud total de las secciones de proa y de popa y su perímetro en un mismo factor. Si se incrementan estas dimensiones de la FFCV en un factor de 2, la capacidad de la FFCV llena al 50%, es de 59.846 toneladas. La fuerza total de remolque aumenta de las 3,23 toneladas de la FFCV anterior hasta 23,72 toneladas para esta FFCV. Esto supone un incremento del 634%. La resistencia hidrodinámica pasa a ser de 15,43 toneladas (un aumento del 1241%) y la resistencia debida a la viscosidad es de 8,29 toneladas (un aumento del 300%). La mayor parte del incremento de la fuerza de remolque se debe al aumento de la resistencia hidrodinámica, lo que refleja el hecho de que este diseño tiene que desplazar más agua salada con el fin de que la FFCV viaje por ella.

Un modo alternativo de aumentar la capacidad hasta las 60.000 toneladas es alargar la FFCV manteniendo iguales su perímetro y las dimensiones de proa y popa. Cuando se aumenta la longitud global hasta 1233,6 metros, la capacidad al 50% es de 59.836 toneladas. A una velocidad de 7,41 km/h (4 nudos), la fuera resistente total es de 16,31 toneladas, es decir, el 69% de la segunda FFCV descrita anteriormente. La resistencia hidrodinámica es de 1,15 toneladas (igual que en la primera FFCV) y la resistencia debido a la viscosidad es de 15,15 toneladas (un incremento del 631% respecto de la primera FFCV).

Este diseño alternativo (una FFCV alargada de 1233,6 metros) resulta claramente ventajoso, en términos de aumento de la capacidad, al tiempo que reduce al mínimo cualquier incremento de la fuerza de remolque. El diseño alargado permitirá conseguir, también, una economía de combustible mucho mayor para el remolcador, en comparación con el primer diseño, aumentado de escala, de igual capacidad.

Habiéndose determinado la forma preferida de aumentar el volumen de la FFCV, volvemos ahora a la construcción general del tubo 12 que constituirá la FFCV. El presente invento pretende formar el tubo 12 en la manera descrita en la patente norteamericana núm. 5.360.656, titulada "Fieltro de prensa y método de fabricarlo", expedida el 1 de Noviembre de 1994.

Esta referencia describe una tela de base de un fieltro de prensa que se fabrica a partir de bandas de tela enrolladas en hélice.

Como el tubo 12 es, esencialmente, una tela cilíndrica alargada, el método de fabricarlo descrito en ese documento puede utilizarse para crear un tubo 12 para la FFCV 10. A este respecto, durante la fabricación del tubo 12, la banda de tela 13 de material filamentoso, se enrolla o se dispone en hélice, de preferencia en al menos dos rollos de ejes paralelos. La longitud de la tela vendrá determinada por la longitud de cada espira de la banda de tela de material filamentoso y su anchura estará determinada por el número de espiras.

El número de espiras puede variar según el ancho total de la tela de base. Las partes adyacentes de los bordes longitudinales de la banda de tela enrollada en hélice están dispuestos de forma que las juntas o transiciones entre las espiras puedan unirse de diversas formas. Puede conseguirse una unión de borde 15, por ejemplo mediante cosido, unión por fusión y soldadura (por ejemplo, soldadura por ultrasonidos, como se establece en la patente norteamericana núm. 5.713.399, como antes se ha mencionado), de material no tejido o de material no tejido con fibras fusibles. La unión de borde también puede conseguirse dotando a la banda de tela de material filamentoso, a lo largo de sus dos bordes longitudinales de bucles de cosido de tipo conocido, que pueden unirse mediante uno o más hilos de cosido. Dichos bucles de cosido pueden formarse, por ejemplo, directamente a partir de los hilos de trama, si la banda de tela se ha tejido en plano. La tela que forma la banda 13 de tela puede ser de cualquier material adecuado para tal fin. Las bandas 13 de tela también pueden reforzarse con hilos de refuerzo, según se desee, de forma fácilmente evidente para una persona experta.

Además, como el uso pretendido del tubo es el de recipiente en lugar de tela de prensa (en cuyo caso se desea una transición lisa entre bandas de tela), esto no debe constituir una preocupación particular y es posible emplear diferentes métodos de unión para la costura entre bandas de tela adyacentes (particularmente, solapamiento y cosido o pegado, etc.) con el fin de incrementar la resistencia de las costuras, ya que, como antes se ha dicho, éstas constituyen puntos de fallo comunes. A este respecto, pueden conseguirse costuras más fuertes solapando los bordes de la tela y uniendo ambas telas entre sí mediante soldadura por ultrasonidos o soldadura térmica. Puede que el solapamiento tenga que ser del orden de 25 mm a 50 mm o mayor. El objetivo del solapamiento y de la costura pegada es conseguir una resistencia de las costuras que sea, al menos, igual o casi igual que la resistencia de las bandas de tela 13.

Otros medios para incrementar la resistencia de la costura, además del pegado, consisten en grapar las telas empleando grapas no corrosivas, tales como grapas de acero inoxidable. Puede que estas grapas deban tener 25 mm de anchura y puede ser necesaria su aplicación frecuente, por ejemplo cada 25 mm, a lo largo de la costura unida en hélice. El objetivo es conseguir una elevada resistencia de la costura con relación a la resistencia de la tela, al tiempo que se emplean materiales que no se corroan ni fallen durante la vida útil de la bolsa para el transporte de
agua.

Ha de observarse que este método permite que las bandas 13 de tela se revisten previamente, por uno o por ambos lados con el fin de impermeabilizarlas frente al agua salada y a los iones de agua salada, antes de enrollarlas en hélice y unirlas. Esto elimina la necesidad de revestir una gran estructura tejida. Si es necesario, puede bastar solamente con revestir la costura entre bandas de tela 13 adyacentes. En tal caso, esto puede llevarse acabo durante el proceso de enrollamiento en hélice.

Naturalmente, si así se desea, la estructura tubular puede fabricarse de tela no revestida y, luego, revestir toda la estructura en la forma establecida en la solicitud de patente antes mencionada.

La obturación en el extremo del tubo 12 puede conseguirse de la manera descrita en la antes mencionada solicitud de patente, algunos ejemplos de la cual se describen en lo que sigue.

Obsérvese, no obstante, que este método de arrollamiento en hélice ofrece una ventaja adicional esperada, particularmente en la formación de las partes de extremo, proa o popa. A este respecto, se hace referencia a las Figuras 8A y 8B.

En estas figuras, se ilustra un método para conformar en hélice las partes de extremo a modo de cono 17, utilizando bandas 13 de material textil. A este respecto, el método prevé la creación de una banda 13 de tela que presenta diferencias de longitud a través de su anchura W. En un gradiente según la anchura, un borde es, por ejemplo, de un 1 a un 10% más ancho que el otro. Ello puede conseguirse, por ejemplo, tejiendo un tejido normal y estableciendo un gradiente térmico a lo ancho. Un borde será más largo/corto que el otro al realizar el calentamiento.

Alternativamente, la banda de tela podría tejerse con una urdimbre de fileta o bobinas con roturas separadas, empleando un rollo de recogida en forma de cono. Esto proporcionará un tejido dotado del gradiente deseado.

Al ser un borde del tejido un 1-10% más largo que el otro, con un gradiente a lo ancho, se ofrece la posibilidad de realizar la conexión borde con borde o por solapamiento y conseguir el crecimiento del cono 17. Las dimensiones del cono 17 pueden alterarse modificando el grado de diferencia de longitud de borde a borde del tejido. Por ejemplo, con un diámetro del cono de 2,5 metros (m) en la parte estrecha y un diámetro de 24 m en la parte más ancha, la longitud del cono 17 será, aproximadamente, la siguiente con una banda de tela de 1 m de anchura.

\dotable{\tabskip\tabcolsep\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 % de diferencia de longitud \+  \hskip3cm  \+ Longitud del cono\cr 
(de borde a borde) \+ \+ (m)\cr  10 \+ \+ 24\cr  5 \+ \+ 46\cr  3 \+
\+ 76\cr  2 \+ \+
113\cr}

Este método permite confeccionar el cono 17 con la geometría deseada. El tubo 12 puede fabricarse por separado o de manera enteriza con el cono 17, o por separado y, luego, unirse en la forma descrita en la antes mencionada solicitud de patente. Si está formado de modo enterizo, puede utilizarse la termofijación del gradiente para el tejido del cono delantero con una termofijación a temperatura constante para el tubo 12 y, en el otro extremo, una termofijación de gradiente contrario para el otro cono.

El método de enrollamiento en hélice puede utilizarse, también, para formar un cono aplicando tensiones diferentes a las dos piezas de tela que se están uniendo. Aplicando una tensión más alta a la tela que se alimenta en la operación de fabricación del tubo, la tela unida formará un cono. Otro método consiste en cambiar la magnitud de solapamiento y el ángulo en que se alimenta la tela a la máquina de fabricación del tubo. Este método requiere que las telas no sean paralelas durante la unión. El método formará, también, un cono.

Volviendo ahora brevemente a la Figura 9, en ella se muestra una FFCV 10' que se ha formado helicoidalmente, con extremos cónicos 17 obtenidos del modo anteriormente mencionado. La FFCV 10' incluye cavidades longitudinales 19 en las que pueden disponerse miembros de refuerzo tales como cuerdas, trenzados o alambres y, por ejemplo, acoplarlos a una tapa de extremo o barra de remolque adecuada. También podrían preverse cavidades circunferenciales similares. Estas cavidades 19 se posicionan alrededor de la circunferencia de la FFCV 10', en lugares deseados. Las cavidades 19 pueden formarse plegando parte de la tela y cosiendo a lo largo del pliegue. Otros medios para crear la cavidad, además del cosido, resultarán fácilmente evidentes para el experto en la técnica. Gracias a la disposición antes citada, la carga sobre la FFCV se ejerce, principalmente, sobre los elementos de refuerzo, reduciéndose notablemente la carga sobre la tela y permitiendo, así, entre otras cosas, el empleo de una tela más ligera. Igualmente, los elementos de refuerzo actuarán como topes frente a los desgarros, conteniendo las rasgaduras o los daños de le tela.

Una vez formada la FFCV 10', los extremos pueden unirse en relación de obturación en la forma descrita en este documento, incluyendo una tapa de remolque u otros medios adecuados a tal fin.

La unión en relación de obturación de los extremos se necesaria, no sólo para permitir que la estructura contenga agua u otra carga, sino también para proporcionar medios para remolcar la FFCV.

En la situación en que acaba de formarse en hélice el tubo 12, sin las partes de cono, la unión en relación de obturación puede conseguirse de muchas formas. El extremo cerrado puede formarse aplastando el extremo 14 del tubo 12 y replegándolo una o más veces, como se muestra en la Figura 2. Un extremo 14 del tubo 12 puede cerrarse de tal modo que el ,plano de la superficie cerrada sea el mismo plano que el de la superficie cerrada del otro extremo 16 del tubo o, alternativamente, el extremo 14 puede formarse ortogonal respecto al plano formado por la superficie cerrada en el otro extremo 16 del tubo, creándose una proa perpendicular a la superficie del agua, similar a la de un barco. Para conseguir el cierre en relación de obturación, los extremos 14 y 16 del tubo se aplastan de tal modo que se obtenga una longitud de cierre de unos pocos metros. El cierre en relación de obturación se facilita pegando o uniendo las superficies internas del extremo aplanado del tubo con un adhesivo o un material reactivo. Además, los extremos aplanados 14 y 16 del tubo pueden sujetarse y reforzarse con barras 18 de material compuesto o de metal que se atornillan o se aseguran a través de la estructura de material compuesto. Estas barras 18 de material compuesto o de metal pueden proporcionar medios para unir un mecanismo de remolque 20 desde el remolcador que arrastre
la FFCV.

El extremo 14 (aplastado y doblado) se cerrará herméticamente mediante un adhesivo o un agente obturador constituido por un polímero reactivo. El extremo cerrado puede reforzarse, también, con barras de material compuesto o de metal, para asegurar el extremo cerrado y puede dotarse de medios para la unión de un dispositivo de remolque.

Otros medios para cerrar herméticamente los extremos incluyen la unión de tapas 30 de extremo, de metal o de material compuesto, como se muestra en la Figura 2A. En esta realización, el tamaño de las tapas vendrá determinado por el perímetro del tubo. El perímetro de la tapa 30 de extremo estará diseñado para coincidir con el perímetro del interior del tubo 12 y se unirá a él en relación de obturación por pegado, atornillado o cualesquiera otros medios adecuados para tal fin. La tapa 30 de extremo servirá como cierre, realizándose el llenado/vaciado a través de aberturas 31, y como medio para la unión del remolque. La FFCV no tiene forma estrechada, sino que tiene un extremo más "romo" con un perímetro sustancialmente uniforme que distribuye la fuerza por el perímetro máximo, que no varía a lo largo de la FFCV, en vez de concentrar las fuerzas sobre el área de cuello, de menor diámetro, de las FFCV de la técnica anterior (véase la Figura 1). Al unir una tapa de remolque que coincida con el perímetro, se garantiza una distribución más uniforme de las fuerzas, particularmente de las fuerzas de remolque al arrancar, por toda la estructura de la FFCV.

En las Figuras 2B y 2C se muestra un diseño alternativo de una tapa de extremo. La tapa 30' de extremo mostrada también está hecha de metal o de material compuesto y se pega, atornilla o une de otra manera, en relación de obturación, con el tubo 12. Como puede verse, si bien está estrechada, la parte trasera de la tapa 30' de extremo tiene un perímetro que coincide con el perímetro interior del tubo 12, lo que permite una distribución uniforme de la fuerza por el mismo.

La solución aplastada, la configuración aplastada y replegada para conseguir el cierre o la solución de tapa de extremo, pueden diseñarse para distribuir, en lugar de concentrar, las fuerzas de remolque por toda la FFCV y permitirán un mejor funcionamiento de la misma.

Habiendo considerado ya las fuerzas de remolque para determinar la forma más eficaz, es decir, que es mejor mayor longitud que mayor anchura, y los medios para cerrar herméticamente los extremos del tubo, volveremos ahora a una exposición de las fuerzas que se crean en la propia FFCV en relación con la selección del material y su construcción.

Las fuerzas que pueden aparecer en una FFCV pueden contemplarse desde dos puntos de vista. Según una perspectiva, pueden estimarse las fuerzas resistentes para una FFCV que viaja por el agua en un margen de velocidades. Estas fuerzas pueden distribuirse uniformemente por toda la FFCV y es deseable que se distribuyan de la forma más uniforme posible. Otra perspectiva considera que la FFCV está fabricada de un material específico, de grosor dado. Para un material específico, las propiedades de carga final y alargamiento son conocidas y se puede suponer que no se permitirá que este material supere un porcentaje específico de la carga final. Por ejemplo, supongamos que el material de la FFCV tiene un peso base de 1000 gramos por metro cuadrado y que la mitad del peso base se atribuye al material textil (no revestido) y la mitad a la matriz o material de revestimiento, con un 70% de las fibras orientadas en la dirección de la longitud de la FFCV. Si la fibra es, por ejemplo, nilón 6 o nilón 6,6 con una densidad de 1,16 gramos por centímetro cúbico, se puede calcular que el nilón orientado longitudinalmente comprende, aproximadamente, 300 milímetros cuadrados del material en una anchura de 1 metro. Trescientos milímetros cuadrados (300 mm^{2}) es igual a unas 0,47 pulgadas cuadradas. Si se supone que el refuerzo de nilón tiene una resistencia final a la rotura de 118.920 kg/m^{2} (80.000 libras por pulgada cuadrada), una pieza de un metro de anchura de este material para la FFCV se romperá cuando la carga llegue a los 17.055 kg (37.600 libras). Esto equivale a 17.113 kg/m (11.500 libras por pie). Para una FFCV con un diámetro de 12,80 m (42 pies), la circunferencia es de 40,23 m (132 pies). La carga de rotura teórica para esta FFCV sería de 688.553 kg (1.518.000 libras). Suponiendo que no se superara el 33% de la resistencia final a la rotura del refuerzo de nilón, entonces la carga máxima permisible para la FFCV sería de unos 226.796 kg (unas 500.000 libras) o de unos 5.946 kg/m (unas 4.000 libras por pie). En consecuencia, pueden determinarse las exigencias de carga y reflejarlas en la selección del material y en las técnicas de construcción.

Asimismo, la FFCV experimentará un trabajo cíclico entre condiciones de ausencia de carga y de carga elevada. En consecuencia, las propiedades de recuperación del material en un entorno de carga cíclica deben tenerse en cuenta, también, a la hora de realizar cualquier selección de material. Los materiales también deben soportar su exposición a la luz solar, al agua salada, a las temperaturas del agua salada, a la vida marina y a la carga que se transporta. Los materiales de construcción deben impedir, también, la contaminación de la carga por agua salada. La contaminación se produciría si entrase agua salada en la carga o si se difundieran los iones de sal en la carga.

Teniendo en cuenta lo que antecede, el presente invento, como se ha señalado anteriormente, pretende construir FFCV a partir de bandas de telas textiles (revestidas o sin revestir) (es decir, tela tejida revestida o sin revestir, tela tricotada revestida o sin revestir, tela no tejida revestida o sin revestir o malla revestida o sin revestir). En cuanto a los textiles revestidos, comprenden dos componentes principales. Estos componentes son el refuerzo de fibras y el revestimiento de polímero. Para las FFCV resultan adecuados una variedad de refuerzos de fibras y de materiales polímeros de revestimiento. Tales materiales deben ser capaces de soportar las cargas mecánicas y los diversos tipos de extensiones que experimentará la FFCV.

El presente invento prevé una carga de rotura a la tracción que el material de la FFCV debe estar destinado para soportar, en el margen de desde unos 196.437 kg/cm (unas 1100 libras por pulgada) de anchura de la tela hasta unos 410.733 kg/cm (unas 2300 libras por pulgada) de anchura de la tela. Además, el revestimiento debe poder ser doblado o flexionado respectivamente, ya que el material de la FFCV se enrolla frecuentemente en un carrete.

Materiales polímeros de revestimiento adecuados incluyen poli(cloruro de vinilo), poliuretanos, cauchos naturales y sintéticos, poliureas, poliolefinas, polímeros de silicona y polímeros acrílicos. Estos polímeros pueden ser de naturaleza termoplástica o termocurable. Los revestimientos de polímero termocurable pueden ser curados por calor, pueden curar a temperatura ambiente o mediante radiación UV. Los revestimientos polímeros pueden incluir plastificantes y estabilizadores que añadan flexibilidad o que hagan tener una mayor duración al revestimiento. Los materiales de revestimiento preferidos son poli(cloruro de vinilo), poliuretanos y poliureas con agente plastificante. Estos materiales tienen buenas propiedades de barrera y son flexibles y duraderos.

Materiales de refuerzo de fibras adecuados con los nilones (como clase general)), los poliésteres (como clase general), las poliaramidas (tales como Kevlar®, Twaron o Tecnhora), las poliolefinas (tales como Dyneema y Spectra) y los polibenzoxazoles (PBO).

Dentro de una clase de material, las fibras de gran resistencia reducen al mínimo el peso de la tela requerida para satisfacer las exigencias de diseño para la FFCV. Los materiales de refuerzo de fibras preferidos son los nilones de alta resistencia, las poliaramidas de alta resistencia y las poliolefinas de alta resistencia. Los PBO son deseables por su elevada resistencia, pero son indeseables debido a su coste, relativamente alto. Las poliolefinas de alta resistencia son deseables por su gran resistencia, pero resulta difícil su unión efectiva con los materiales de revestimiento.

Para bandas de tela tejida, el refuerzo de fibras puede formarse con una diversidad de construcciones de tejido de las bandas de tela. Estas construcciones textiles, varían desde un tejido plano (1x1) hasta tejidos de esterilla y tejidos de sarga. Son adecuados tejidos de esterilla tales como 2x2, 3x3, 4x4, 5x5, 6x6, 2x1, 3x1, 4x1, 5x1 y 6x1. Son adecuados tejidos de sarga tales como 2x2, 3x3, 4x4, 5x5, 6x6, 2x1, 3x1, 4x1, 5x1 y 6x1. Además pueden emplearse tejidos de raso tales como 2x1, 3x1, 4x1, 5x1 y 6x1. Si bien se ha descrito un tejido de una sola capa, como será evidente para un experto en la técnica, también podrían ser deseables tejidos de múltiples capas, dependiendo de las circuns-
tancias.

El tamaño del hilo o denier en el recuento de hilos variará dependiendo de la resistencia del material seleccionado. Cuanto mayor sea el diámetro del hilo, menor número de hilos por cm serán necesarios para conseguir la resistencia requerida. A la inversa, cuanto menor sea el diámetro del hilo, serán necesarios más hilos por cm para mantener la misma resistencia. Pueden utilizarse varios niveles de torsión del hilo, dependiendo de la superficie deseada. La torsión del hilo puede variar desde tan baja como una torsión cero a tal alta como 20 vueltas por cada 2,5 cm y mayores. Además las formas del hilo pueden variar. Dependiendo de las circunstancias implicadas, pueden utilizarse formas redonda, elíptica, aplanada o con otra configuración adecuada a tal fin.

En consecuencia, teniendo en cuenta todo lo que antecede, para las bandas de tela pueden seleccionarse la fibra y el tejido adecuados, junto con el revestimiento a utilizar.

Sin embargo, volviendo ahora a la estructura de la FFCV propiamente dicha, si bien se ha determinado que una estructura larga se remolca de modo más eficiente a mayores velocidades (mayores que la actual de 8,33 Km/h (4,5 nudos), el serpenteo en tales estructuras es, sin embargo, un problema. Para reducir la ocurrencia del serpenteo, el presente invento proporciona una FFCV 10 construida con una o más vigas longitudinales 32 que proporcionan rigidez a lo largo del tubo 12, como se muestra en la Figura 3. De este modo, a la FFCV 10 se le añade una cierta rigidez estructural en dirección longitudinal. las vigas 32 pueden ser estructuras tubulares herméticas fabricadas de tela revestida. Cuando se infla la viga 32 con gas o aire comprimido, la viga 32 se hace rígida y es capaz de soportar una carga aplicada. La viga 32 también pueden inflarse y ponerse a presión con un líquido tal como agua u otro medio para conseguir la rigidez deseada. Las vigas 32 pueden hacerse rectas o curvas dependiendo de la forma deseada para la aplicación y de la carga que soportarán.

Las vigas 32 pueden unirse a la FFCV 10 o pueden construirse como para integrante de ella, en una forma previamente descrita con respecto a las cavidades de refuerzo 19. En la Figura 3 se ilustran dos vigas 32 situadas en posiciones opuestas. Las vigas 32 pueden extenderse a todo lo largo de la FFCV 10 o pueden extenderse sólo a lo largo de una parte corta de la FFCV 10. La longitud y la situación de la viga 32 vienen dictadas por la necesidad de estabilizar la FFCV 10 contra el serpenteo. Las vigas 32 pueden ser de una pieza o de múltiples de piezas 34, que se extienden a lo largo de la FFCV 10 (véase la Figura 4).

Preferiblemente, la viga 32 está hecha como parte enteriza de la FFCV 10. De este modo, es menos probable que la viga 32 se separe de la FFCV 10.

Sin embargo, podría ser deseable, también, fabricar las vigas inflables rigidizadoras 33 como unidades separadas y, como se muestra en la Figura 3A, la estructura tubular podría tener mangas 35 enterizas para recibir las vigas rigidizadoras 33. Esto permite que las vigas rigidizadoras se fabriquen para satisfacer exigencias de carga diferentes que la estructura tubular. Asimismo, la viga puede revestirse por separado de la FFCV para impermeabilizarla y hacerla inflabe, permitiendo el uso de un revestimiento diferente para la estructura tubular, si así se desease.

También puede hacerse que vigas 36 similares corran en dirección transversal a la longitud de la FFCV 10, como se muestra en la Figura 4. Las vigas 36 que corren en dirección transversal pueden usarse para crear deflectores a lo largo del costado de la FFCV 10. Estos deflectores pueden romper los patrones de flujo del agua salada a lo largo del costado de la FFCV 10 lo cual, de acuerdo con la técnica anterior, proporciona un remolque estable de la FFCV 10. Véase la patente norteamericana 3.056.373.

Además, las vigas 32 y 36, llenas de aire comprimido, proporcionan flotabilidad a la FFCV. Esta flotabilidad adicional tiene una utilidad limitada cuando la FFCV 10 está llena de carga. Esta flotabilidad adicional tiene una mayor utilidad cuando se está vaciando la carga de la FFCV 10. A medida que la carga sea retirada de la FFCV 10, las vigas 32 y 36 proporcionarán flotabilidad para mantener la FFCV 10 a flote. Esta característica es especialmente importante cuando la densidad del material de la FFCV 10 es mayor que la del agua salada. Si la FFCV 10 ha de enrollare en un carrete cuando ha sido vaciada, las vigas 32 y 36 pueden desinflarse gradualmente a través de válvulas de purga para, simultáneamente, facilitar el enrollamiento y proporcionar flotabilidad a la FFCV 10 vacía. Las vigas 32 desinfladas gradualmente pueden actuar, también, para mantener a la FFCV 10 desplegada en condición recta sobre la superficie del agua durante las operaciones de enrollamiento, llenado y descarga.

La colocación o la situación de las vigas 32 en la FFCV 10 es importante para la estabilidad, la duración y la flotación de la FFCV 10. Una configuración sencilla con dos vigas 32 haría que éstas estuviesen equidistantes entre sí a lo largo del costado de la FFCV 10, como se muestra en la Figura 2. Si el área de la sección transversal de las vigas 32 es una pequeña fracción del área total de la sección transversal de la FFCV 10, entonces las vigas 32 se encontrarán por debajo de la superficie del agua salada cuando la FFCV 10 esté llena a, aproximadamente, el 50% de su capacidad total. Como resultado de ello, las vigas rigidizadoras 32 no se verán sometidas a una acción intensa debido a las olas, lo que puede ocurrir en la superficie del mar. Si las vigas 32 sufriesen una acción intensa de las olas, sería posible que las vigas 32 resultasen dañadas. Los daños que sufriesen las vigas 32 serían perjudiciales para la duración de la FFCV 10. En consecuencia, es preferible que las vigas 32 estén situadas por debajo de la superficie del agua salada cuando la FFCV 10 esté llena a su capacidad de transporte deseada. Estas mismas vigas 32 ascenderán hasta la superficie del agua salada cundo se vacíe la FFCV 10, en tanto la flotación combinada de las vigas 32 y 36 sea mayor que cualquier fuerza de flotación negativa que provocara el hundimiento de una FFCV 10 vacía.

También puede hacerse que la FFCV 10 sea estable frente al vuelco disponiendo las vigas de tal modo que la flotación proporcionada por éstas contrarreste las fuerzas de vuelco. Una configuración de este tipo ha de tener tres vigas. Dos vigas 32 se llenarían con gas o aire comprimido y estarían situadas a lados opuestos de la FFCV 10. La tercera viga 38 se llenaría con agua salada a presión y correría a lo largo del fondo de la FFCV 10, a modo de quilla. Si esta FFCV 10 se viese sometida a fuerzas de vuelco, la flotación combinada de las vigas laterales 32 y el efecto de lastre de la viga inferior 38 daría como resultado fuerzas que actuarían para mantener la FFCV 10 evitando su vuelco.

Las vigas pueden fabricarse como tubos separados tejidos, tendidos, tricotados, no tejidos o trenzados, revestidos con un polímero con el fin de que puedan contener agua o aire comprimido. (Para el trenzado, véanse las patentes norteamericanas 5.421.128 y 5.735.083 y un artículo titulado "Diseño y aplicaciones de materiales compuestos trenzados, tridimensionales", de D. Brookstein, en la 6ª Conferencia Europea sobre Materiales Compuestos (Septiembre de 1993)). Si la viga se fabrica como un tubo separado, debe unirse al tubo principal 12. Dicha viga puede unirse por diversos medios, incluyendo soldadura térmica, cosido, uniones mediante bucles y ganchos, pegado o cosido con pasadores o mediante el uso de mangas, como antes se ha dicho.

La FFCV 10 también puede adoptar forma de vaina 50, tal como la ilustrada en la Figura 5. La forma de vaina 50 puede ser plana en un extremo 52 o en ambos extremos del tubo, siendo tubular en la parte media 54. Como se muestra en la Figura 5, puede incluir vigas 56 de rigidización, como se ha descrito previamente, a lo largo de ella y, además, una viga 58 a través de su extremo 52, tejida en una sola pieza o tejida por separado y, luego, unida.

La FFCV 10 también puede formarse como una serie de vainas 50', como se muestra en las Figuras 5A y 5B. A este respecto, las vainas 50' pueden crearse mediante una parte plana 51, luego la parte tubular 53 y, luego, una parte plana 51, luego una parte tubular 53 y así sucesivamente, como se muestra en la Figura 5A. Los extremos pueden cerrarse herméticamente de manera apropiada, descrita en este documento. En la Figura 5B se ilustra, también, una serie de vainas 50' así formadas; sin embargo, interconectando las partes tubulares 53 y formando parte de las partes planas 51, hay un tubo 55 que permite el llenado y el vaciado de las vainas 50'.

Vigas de tipos similares tienen utilidades adicionales en el transporte de fluidos mediante las FFCV. A este respecto, se pretende transportar una pluralidad de FFCV juntas con el fin de, entre otras cosas, aumentar el volumen y reducir el coste. Hasta ahora, era conocido el remolcar múltiples recipientes flexibles en tándem, yuxtapuestos o según un diseño. Sin embargo, al remolcar las FFCV yuxtapuestas, hay tendencia a que las fuerzas oceánicas provoquen el movimiento lateral de una FFCV contra otra o a volcarlas. Entre otras cosas, esto puede tener un efecto perjudicial sobre las FFCV. Para reducir la probabilidad de que ocurra tal cosa, entre las FFCV 10 se acoplan separadores de viga 60, de construcción similar a los rigidizadores de viga previamente descritos, a lo largo de las FFCV como se muestra en la Figura 6.

Los separadores de viga 60 podrían unirse mediante un mecanismo sencillo a las FFCV 10, por ejemplo mediante una costura con pasadores o mediante un mecanismo del tipo de desconexión rápida y se inflarían y se desinflarían mediante el uso de válvulas. Las vigas desinfladas, una vez vaciada la carga, podrían enrollarse fácilmente.

Los separadores de viga 60 también aportarían flotación a las FFCV 10 vacías durante las operaciones de enrollamiento, además de las vigas de rigidización 32, si se utilizasen. Si no se utilizasen estas últimas, aquéllas actuarían como medios de flotación principales durante el enrollamiento.

Los separadores de viga 60 actuarán, también, como dispositivo de flotación durante el remolque de las FFCV 10, reduciendo la resistencia y permitiendo, potencialmente alcanzar mayores velocidades durante el remolque de las FFCV 10 llenas. Estos separadores de viga también mantendrán a la FFCV 10 en una dirección relativamente recta, evitando la necesidad de otros mecanismos de control durante el remolque.

Los separadores de viga 60 también hacen que las dos FFCV 10 parezcan un catamarán. La estabilidad del catamarán se debe, predominantemente, a sus dos cascos. En este caso se aplican los mismos principios de tal sistema.

La estabilidad se debe al hecho de que, durante el remolque de estas FFCV llenas por el océano, el movimiento de las olas tenderá a empujar una de las FFCV haciéndola balancearse como se ilustra en la Figura 7. Sin embargo, el contenido de la otra FFCV generará una fuerza contraria, que actuará para anular la fuerza de vuelco generada por la primera FFCV. Esta fuerza contraria impedirá que la primera FFCV vuelque cuando la empuje en dirección contraria. Esta fuerza será transmitida con ayuda de los separadores de viga 60, estabilizando así o corrigiendo automáticamente la disposición.

Volviendo ahora al método de impermeabilizar una estructura de tan gran tamaño, la formación de la banda de tela enrollada en hélice permite realizar un revestimiento previo de las bandas de tela. Asimismo, para asegurar un cierre sin escapes, éste puede realizarse añadiendo un agente obturador a la superficie del material revestido durante la unión en hélice o usando un procedimiento de unión que de cómo resultado una unión hermética. Por ejemplo, con un revestimiento termoplástico podría utilizarse un procedimiento de unión por ultrasonidos o de unión térmica (véase, por ejemplo, la patente norteamericana núm. 5.713.399) para obtener un cierre sin fugas. Si las bandas de tela no estuviesen revestidas previamente, o si desease revestir la estructura después de fabricarla, en la antes mencionada solicitud de patente se establecen métodos apropiados para conseguir el mismo efecto.

Como parte del procedimiento de revestimiento se pretende utilizar un revestimiento espumado por el interior o por el exterior, o por ambas superficies de la banda de tela. Un revestimiento espumado proporcionaría flotabilidad a la FFCV, en especial a una FFCV vacía. Una FFCV construida de materiales tales como, por ejemplo, nilón, poliéster y caucho tendría una densidad mayor que la del agua salada, A consecuencia de ello, la FFCV vacía o partes vacías de una FFCV de gran tamaño, se hundirían. Este hundimiento podría tener como consecuencia la imposición de elevadas tensiones sobre la FFCV y podría causar dificultades importantes al manejar la FFCV durante su llenado y su vaciado. El uso de un revestimiento de espuma proporciona medios alternativos o adicionales para aportar flotabilidad a la FFCV, además de la descrita en lo que antecede.

Asimismo, en vista de la naturaleza cerrada de la FFCV, si se pretende transportar agua dulce, como parte del procedimiento de revestimiento de su interior, puede preverse un revestimiento que incluya un agente germicida o un fungicida, con el fin de evitar la aparición de bacterias o moho u otros contaminantes.

Además, dado que la luz solar también ejerce un efecto degradante sobre la tela, a este respecto la FFCV puede incluir, como parte de su revestimiento, un ingrediente protector contra la radiación UV, o bien puede incluirlo la fibra utilizada para fabricar las bandas de tela.

Aunque en este documento se han ilustrado y descrito con detalle realizaciones preferidas, su alcance no debe considerarse limitado por ello sino que debe estar determinado por el de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (37)

1. Una embarcación flexible (10) para contener fluidos, para el transporte de agua dulce, cuya embarcación (10) comprende:

una estructura tubular alargada (12), flexible, constituida por una banda (13) de tela enrollada en hélice que tiene una anchura menor que la anchura de la estructura tubular (12);

medios para impermeabilizar dicha estructura tubular (12);

teniendo dicha estructura tubular (12) un extremo delantero (14) y un extremo trasero (16);

medios para cerrar herméticamente dicho extremo delantero (14) y dicho extremo trasero (16);

medios (31) para llenar con carga y para vaciar dicha embarcación (10); y

medios (20) fijados a dicha embarcación (10) para permitir el remolque de la misma, caracterizada porque dicha embarcación incluye, al menos, una viga de rigidización circunferencial flexible (36) posicionada alrededor de una circunferencia de la estructura tubular (12) y que es puesta a presión y descomprimida.

2. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye al menos una viga de rigidización longitudinal flexible (32) posicionada a lo largo de un tramo de dicha estructura tubular (12) para amortiguar la oscilación no deseada de la mencionada estructura tubular (12), estando dicha viga de rigidización (32) fijada a dicha estructura tubular (12) y siendo puesta a presión y descomprimida.

3. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 2, que incluye una pluralidad de vigas de rigidización longitudinales (32).

4. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, que incluye al menos dos vigas de rigidización longitudinales (32), situadas en posiciones equidistantes en la estructura tubular (12).

5. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 4, que incluye una tercera viga de rigidización longitudinal (38) situada en una posición entre las dos vigas de rigidización longitudinales (32), estando posicionada la tercera viga (38) con el fin de proporcionar un lastre cuando está llena.

6. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dichas vigas de rigidización (32) son continuas.

7. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dichas vigas de rigidización (32) están hechas en secciones.

8. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye una pluralidad de dichas vigas de rigidización circunferenciales (36).

9. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha viga de rigidización circunferencial (36) es continua.

10. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha viga de rigidización circunferencial (36) está dispuesta en secciones.

11. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichos medios para impermeabilizar dicha estructura tubular (12) incluyen un material de revestimiento en la banda (13) de tela, en una o en ambas caras de la misma.

12. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 11, en la que dicho material de revestimiento está tomado del grupo que consiste, esencialmente, en: poli(cloruro de vinilo), poliuretano, cauchos naturales y sintéticos, poliureas, poliolefinas, polímeros de silicona, polímeros acrílicos o derivados en espuma de los mismos.

13. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye al menos dos embarcaciones (10) situadas en relación de yuxtaposición, una pluralidad de separadores de viga (60) posicionados entre dichas dos embarcaciones (10) y acoplados a ellas, estando fabricados dicho separadores de viga (60) de material flexible y siendo puestos a presión y descomprimidos.

14. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas bandas (13) de tela están hechas de tela tejida, revestida o sin revestir, tela tricotada revestida o sin revestir, tela no tejida, revestida o sin revestir, o malla revestida o sin revestir.

15. La embarcación (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, cuya embarcación comprende, además, medios para reforzar la estructura tubular (12) formando cavidades (19) para recibir elementos de refuerzo a intervalos predeterminados a lo largo de un tramo longitudinal de la estructura tubular (12).

16. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dichos medios de refuerzo comprenden, además, cavidades (19) a intervalos predeterminados alrededor de la circunferencia de la estructura tubular (12).

17. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 16, en la que el elemento de refuerzo comprende cuerda, trenza o alambre.

18. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 15, en la que los medios para cerrar herméticamente un extremo (16) de la estructura tubular (12) comprenden aplastar el extremo sobre sí mismo hasta obtener una estructura plana, plegada, unirla en relación de obturación y asegurarla mecánicamente.

19. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 15, en la que los medios para cerrar herméticamente un extremo (16) de la estructura tubular (12) comprenden una tapa (30) de extremo hecha de material rígido, asegurada a un perímetro de la estructura tubular (12) que define su circunferencia, con el fin de distribuir uniformemente las fuerzas en ella.

20. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 15, en la que los medios para cerrar herméticamente un extremo (16) incluyen aplastar, plegar y unir en relación de obturación un extremo (16) de la estructura tubular (12) de tal forma que la anchura del extremo (16) aplastado y plegado sea aproximadamente igual al diámetro de la estructura tubular (12).

21. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 15, en la que la estructura tubular (12) tiene forma de vaina (50) con al menos un extremo (52) aplastado y cerrado herméticamente e incluye una viga de rigidización flexible, vertical, (56) en dicho extremo (52), que es puesta a presión y descomprimida.

22. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 15, en la que las bandas (13) de tela están tejidas con refuerzos de fibras, tomándose el tejido empleado del grupo que consiste, esencialmente, en tejido plano (1x1); tejidos de esterilla, incluyendo 2x2, 3x3, 4x4, 5x5, 6x6, 2x1, 3x1, 4x1, 5x1, 6x1; tejidos de sarga, incluyendo 2x2, 3x3, 4x4, 5x5, 6x6, 2x1, 3x1, 4x1, 5x1, 6x1, y tejidos de raso, incluyendo 2x1, 3x1, 4x1, 5x1 y 6x1.

23. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 11 o la reivindicación 22, en la que los refuerzos de fibras están hechos de un material tomado del grupo que consiste, esencialmente, en: nilón, poliésteres, poliaramidas, poliolefinas y polibenzoxazoles.

24. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 15, en la que las bandas de tela están tejidas con refuerzos de fibras que están hechos de un material tomado del grupo que consiste, esencialmente, en: nilón, poliésteres, poliaramidas, poliolefinas y polibenzoxazoles.

25. La embarcación (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que dichos medios para formar el extremo delantero (14) incluyen crear una parte (17) de extremo cónica formada de banda (13) de tela, con un gradiente según la anchura, desde un borde hasta el borde opuesto de la banda (13) de tela.

26. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 25, en la que dichos medios para cerrar herméticamente dicho extremo delantero (14) incluyen asegurar mecánicamente dicho extremo delantero (14).

27. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 25, en la que dichos medios para formar dicho extremo trasero (16) incluyen crear una parte (17) de extremo cónica formada de bandas (13) de tela, con un gradiente según la anchura, desde un borde hasta el borde opuesto de la banda (13) de tela.

28. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 25, en la que dichos medios para cerrar herméticamente dicho extremo trasero (16) incluyen asegurar mecánicamente dicho extremo trasero (16).

29. La embarcación (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, cuya embarcación comprende, además, medios para conectar dichas estructuras tubulares (12) entre sí para formar una serie, que comprenden tela plana (51) posicionada entre dichas estructuras tubulares (12).

30. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 29, en la que dichos medios (31) de llenado y de vaciado, comprenden un tubo que conecta dichas estructuras tubulares (12), permitiendo la comunicación de fluido entre ellas.

31. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 29, en la que dichos medios (31) de llenado y de vaciado comprenden, además, un tubo en el extremo delantero respectivo de una de las estructuras tubulares y en un extremo trasero respectivo de la otra de las estructuras tubulares.

32. La embarcación (10) de acuerdo con la reivindicación 29, en la que las estructuras tubulares (12) tienen forma de vaina (50).

33. La embarcación (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1, 2, 15, 25 o 29, que incluye un germicida o fungicida en el interior de la estructura tubular (12).

34. La embarcación (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1, 2, 15, 25 o 29, que incluye un ingrediente protector de la radiación UV en el exterior de la estructura tubular (12).

35. Un método de fabricar una embarcación (10) flexible, alargada, para contener fluidos, como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, a partir de una tela (13), para el transporte de agua dulce, que comprende las operaciones de:

enrollar en hélice bandas (13) de tela para crear una estructura tubular (12) flexible, alargada e impermeable, con extremos (14, 16) abiertos;

cerrar herméticamente dichos extremos (14, 16) abiertos; y

fijar, a por lo menos uno de dichos extremos (14, 16), unos medios (20) para permitir el remolque de dicha embarcación.

36. El método de acuerdo con la reivindicación 35, que incluye las operaciones de:

enrollar en hélice bandas (13) de tela para crear una parte cónica (17) en un extremo abierto (14, 16); y

cerrar herméticamente dicha parte cónica (17).

37. El método de acuerdo con la reivindicación 35, que incluye las operaciones de:

enrollar en hélice bandas (13) de tela para crear una parte cónica (17) en otro extremo abierto (14, 16); y cerrar herméticamente dicha parte cónica (17).