BR112019019091A2

BR112019019091A2 - arranjo para interconexão liberável, tampa para proteger um conector elétrico submarino, sistema, elemento conector flexível, sistema conector submarino, e, método para estabelecer uma interconexão liberável

Info

Publication number: BR112019019091A2
Application number: BR112019019091A
Authority: BR
Inventors: Plant Christopher; Chatterton Nicholas; Lewin Richard
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2020-04-22
Also published as: WO2018166871A1; EP3376604A1; EP3577724A1; EP3577724B1; US20210159636A1; US11245222B2

Abstract

é descrito um arranjo (100, 200) para interconexão liberável, que compreende: um anel externo (103) que tem um diâmetro interno (di); e um anel interno (105) que tem um diâmetro externo (do) que não é maior do que o diâmetro interno do anel externo, em que um do anel externo (103) e do anel interno (105) compreende pelo menos um primeiro anel do ímã (107) e um segundo anel do ímã (109) que é espaçado em uma direção axial (101) que deixa um espaço axial (111) entre os mesmos, em que o outro do anel externo e do anel interno compreende pelo menos um terceiro anel do ímã (113), em que o primeiro e o segundo anéis do ímã (107, 109) são orientados de maneira tal que os mesmos polos magnéticos fiquem voltados um para o outro.

Description

ARRANJO PARA INTERCONEXÃO LIBERÁVEL, TAMPA PARA PROTEGER UM CONECTOR ELÉTRICO SUBMARINO, SISTEMA, ELEMENTO CONECTOR FLEXÍVEL, SISTEMA CONECTOR SUBMARINO, E, MÉTODO PARA ESTABELECER UMA INTERCONEXÃO LIBERÁVEL

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um arranjo e a um método para interconexão liberável, em particular, para uma operação submarina, refere-se adicionalmente a uma tampa para proteger um conector elétrico submarino, refere-se a um sistema e refere-se adicionalmente a um elemento conector flexível para interconexão com um outro elemento conector elétrico. Adicionalmente, a presente invenção refere-se a um sistema conector submarino e a um método para estabelecer uma interconexão liberável.

Fundamentos da Tecnologia [002] A US 4.568.898 descreve um dispositivo de curto-circuito que tem um condutor interno que é circundado por um condutor externo e é eletricamente conectado no último por um êmbolo de curto. A transmissão de um movimento de um primeiro carro para um segundo carro é provida por ímãs respectivamente acomodados pelos primeiro e segundo carros e polarizados de uma maneira oposta para causar uma força de atração entre os carros.

[003] A EP 3 086 414 Al descreve uma unidade conectora para conectar pelo menos dois cabos, que compreende pelo menos uma parte macho, uma parte fêmea e um pistão de vaivém, em que o pistão de vaivém compreende pelo menos um dispositivo de conexão magnético para estabelecer uma conexão por ímã entre o pistão de vaivém e pelo menos um auxílio de conexão magnética da parte macho.

[004] A US 2011/0306225 Al descreve um conector acasalável à umidade para fazer uma conexão subaquática que compreende um

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2/21 componente macho que tem um pino macho e um componente fêmea que tem um soquete fêmea para receber o pino macho.

[005] Durante uma operação submarina, tais como uma operação de exploração de óleo ou de exploração de gás, pode ser exigido realizar as conexões elétricas liberáveis entre diferentes elementos do equipamento, tais como bombas, cabos de distribuição elétrica e congêneres.

[006] Ocasionalmente, alguns dos equipamentos submarinos podem estar ociosos e podem, portanto, não estar eletricamente conectados em nenhum outro equipamento submarino. Por exemplo, alguns equipamentos submarinos podem ser armazenados no leito do mar por um longo período de tempo, tal como por diversos anos, em particular, cerca de 2 ou 3 anos. Durante este tempo ocioso ou tempo de armazenamento no leito do mar, pode-se exigir que o conector elétrico do equipamento submarino seja protegido do ambiente severo que envolve a água do mar salgada.

[007] Assim, um plugue protetor submarino pode ser exigido para a extremidade frontal do receptáculo de alguns equipamentos submarinos. Em particular, o receptáculo (também referido como elemento de conexão elétrica submarina) pode ser armazenado no leito do mar por até 2 anos entre usos. O propósito do plugue protetor é proteger o receptáculo durante este período de armazenamento. Pode ser exigido que o plugue seja acasalado/desacasalado no local de exploração submarina usando um veículo remotamente operado (ROV). Desse modo, as forças de acasalamento/desacasalamento de trancamento devem ser suficientes para permitir a interação ROV, mas, também para reter o plugue no lugar até que a conexão ativa seja exigida. Em particular, um método de ocorrência única que envolve uma força direcional até que o plugue fique completamente acasalado/preso ou liberado e desacasalado pode ser exigido para que a tampa protetora seja mais eficiente. Isto pode exigir um mecanismo de trancamento que pode entregar uma conhecida e repetível força de trancamento usando somente o movimento do

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3/21 receptáculo ao longo do eixo geométrico do plugue protetor (também referido como plugue fictício).

[008] Os problemas com trincos externos são que o ambiente submarino é um ambiente muito severo, em particular para as partes móveis. Crescimento marinho, crescimento calcário (carbonato de cálcio) e corrosão são todos problemas. Portanto, todas as partes móveis expostas à água do mar devem ser simples e robustas. De forma ideal, os componentes móveis devem estar em um ambiente protegido.

[009] Em métodos convencionais, os trincos mecânicos externos podem ter sido empregados com possível movimento de torção e trancamento ou métodos de trancamento/bloqueio de dois estágios.

[0010] Entretanto, foi observado que os métodos de trancamento ou interconexão convencionais podem, não em todas as condições, habilitar ou garantir uma interconexão confiável, em particular, protegendo efetivamente os contatos elétricos do severo ambiente do mar.

[0011] Assim, pode haver uma necessidade de um arranjo para interconexão liberável, em particular, no leito do mar, para uma tampa (protetora) para proteger um elemento de conexão elétrica submarina.

Sumário da Invenção [0012] Esta necessidade pode ser satisfeita pelo assunto em questão de acordo com as reivindicações independentes. As modalidades vantajosas da presente invenção são descritas pelas reivindicações dependentes.

[0013] De acordo com uma modalidade da presente invenção, é provido um arranjo para interconexão liberável, que compreende: um anel externo que tem um diâmetro interno; e um anel interno que tem um diâmetro externo que não é maior do que o diâmetro interno do anel externo, em que um do anel externo e do anel interno compreende pelo menos um primeiro anel do ímã e um segundo anel do ímã que é espaçado em uma direção axial que deixa um espaço axial entre os mesmos, em que o outro do anel externo e

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4/21 do anel interno compreende pelo menos um terceiro anel do ímã, em que o primeiro e o segundo anéis do ímã são orientados de maneira tal que os mesmos polos magnéticos fiquem voltados um para o outro, em que, quando o terceiro anel do ímã for arranjado entre o primeiro e o segundo anéis do ímã substancialmente no espaço axial: um polo do terceiro anel do ímã fica mais próximo de um mesmo polo do segundo anel do ímã do que de um polo diferente do segundo anel do ímã, e o outro polo do terceiro anel do ímã fica mais próximo de um polo diferente do primeiro anel do ímã do que de um mesmo polo do primeiro anel do ímã.

[0014] O anel externo e/ou o anel interno podem, em particular, ser anéis circulares. O anel interno pode ser fendido pelo menos parcialmente no anel externo. O anel externo e o anel interno podem ser trasladáveis um em relação ao outro na direção axial, sendo, em particular, perpendicular a um plano definido pelo anel externo ou pelo anel interno. Os anéis do ímã (isto é o primeiro, o segundo e o terceiro anéis do ímã) podem compreender cada um ou diversos ímãs arranjados em uma direção circunferencial. De acordo com uma modalidade em particular, cada um do primeiro e/ou do segundo e/ou do terceiro anéis do ímã compreende um único ímã do anel contínuo. Um polo norte ou um polo sul podem estar em uma primeira face frontal e um polo sul ou um polo norte podem estar em uma segunda face frontal.

[0015] O primeiro anel do ímã e o segundo anel do ímã podem ser de construção substancialmente idêntica, entretanto, orientados de maneira tal que os mesmos polos do ímã fiquem voltados um para o outro. Em particular, o primeiro anel do ímã, o segundo anel do ímã e o terceiro anel do ímã podem ser substancialmente paralelos uns aos outros (mesmo durante a translação relativa do terceiro anel do ímã). O primeiro anel do ímã e o segundo anel do ímã podem ter um espaçamento axial fixo um em relação ao outro. O terceiro anel do ímã é trasladável em relação ao primeiro e ao segundo anéis do ímã. O terceiro anel do ímã pode ser trasladado para ser arranjado

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5/21 substancialmente no espaço axial para estabelecer uma interconexão (magnética) entre o anel externo e o anel interno. Quando o terceiro anel do ímã for arranjado entre o primeiro e o segundo anéis do ímã substancialmente no espaço axial, o terceiro ímã é retido por uma força de retenção devido à interação magnética entre o primeiro anel do ímã e o terceiro anel do ímã e, também, devido a uma interação magnética entre o segundo anel do ímã e o terceiro anel do ímã. A força de retenção pode agir apenas em uma direção, em particular, que aponta do segundo anel do ímã para o primeiro anel do ímã e ser exercida no terceiro anel do ímã. Pela seleção apropriada do tamanho e do material dos anéis do ímã, a magnitude da força de retenção pode ser ajustada apropriadamente de acordo com as exigências da aplicação em particular.

[0016] As modalidades da presente invenção têm algumas vantagens: o arranjo do par de ímãs pode permitir que a força de trancamento (entre o terceiro anel do ímã por um lado e o primeiro e o segundo anéis do ímã por outro lado) seja mantida através de uma longa distância para permitir as diferenças de tamanho mecânico juntamente com as mudanças no comprimento com a temperatura. Se um único ímã externo (em vez disto de um primeiro e um segundo ímãs) for usado, o efeito do trancamento irá existir, mas a força seria altamente não linear com a posição relativa dos ímãs reduzindo a em um nível desprezível ao longo de 5 - 10 mm. Com o par de ímãs (primeiro e segundo anéis do ímã) espaçados na direção axial, à medida que a força repulsiva de um ímã cai, a força de atração do outro aumenta. Pelo uso deste efeito, o comprimento através do qual a força de trancamento é aplicada aumenta para ~20 - 25 mm, e pode ser praticamente constante nesta região. Assim, o arranjo do primeiro e do segundo anéis do ímã que é espaçado e o arranjo de um terceiro anel do ímã, da forma especificada, podem permitir uma força de retenção substancialmente constante através de uma distância axial relativamente grande.

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6/21 [0017] De acordo com uma modalidade da presente invenção, os polos nortes do primeiro e do segundo anéis do ímã ficam voltados um para o outro, em que, quando no espaço axial, o terceiro anel do ímã é arranjado de maneira tal que o polo norte do terceiro anel do ímã fique mais próximo do polo norte do segundo anel do ímã do que do polo sul do segundo anel do ímã, o polo sul do terceiro anel do ímã fique mais próximo do polo norte do primeiro anel do ímã do que do polo sul do primeiro anel do ímã.

[0018] De acordo com uma modalidade da presente invenção, os polos suis do primeiro e do segundo anéis do ímã ficam voltados um para o outro, em que, quando no espaço axial, o terceiro anel do ímã é arranjado de maneira tal que o polo norte do terceiro anel do ímã fique mais próximo do polo sul do primeiro anel do ímã do que do polo norte do primeiro anel do ímã, o polo sul do terceiro anel do ímã fique mais próximo do polo sul do segundo anel do ímã do que do polo norte do segundo anel do ímã.

[0019] Desse modo, as duas orientações possíveis dos três anéis do ímã no latch magnético são providas. Uma ou a outra orientação podem ser selecionadas com base em outros elementos (magnéticos) compreendidos no equipamento a ser conectado.

[0020] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o anel externo compreende o primeiro anel do ímã e o segundo anel do ímã em que o anel interno compreende o terceiro anel do ímã.

[0021] De acordo com uma outra modalidade, o anel externo pode compreender o terceiro anel do ímã, ao mesmo tempo em que o anel interno compreende o primeiro anel do ímã e o segundo anel do ímã.

[0022] De acordo com uma modalidade da presente invenção, quando o terceiro anel do ímã estiver substancialmente no espaço axial, o terceiro anel do ímã é retido por uma força de retenção do ímã em relação ao primeiro e ao segundo anéis do ímã que apontam na direção axial do segundo anel do ímã até o primeiro anel do ímã. Desse modo, por exemplo, uma tampa

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7/21 protetora pode ser retida, tal como para proteger um contato elétrico, em particular, o pino elétrico de um elemento conector. Altemativamente, uma força de retenção para estabelecer outras conexões elétricas pode ser estabelecida.

[0023] De acordo com uma modalidade da presente invenção, é provida uma tampa para proteger um conector elétrico submarino, que compreende: um arranjo como definido em uma das modalidades anteriores; um invólucro substancialmente cilíndrico que tem uma câmara preenchível com óleo, em que o primeiro e o segundo anéis do ímã são fixos no invólucro; um pino de vaivém trasladável na câmara na direção axial e que tem, em uma extremidade, um ímã de interconexão (por exemplo, a força de interconexão > 1.000 N) para interconexão em um pino de um conector elétrico submarino, em que o terceiro anel do ímã é fixo no pino de vaivém.

[0024] Quando a tampa for acasalada com o conector elétrico submarino, o óleo pode circundar o pino do conector elétrico submarino para proteger o pino da água do mar. A interação entre o ímã de interconexão e o pino do conector elétrico submarino pode ser muito maior (por exemplo, com a força de interconexão > 1.000 N) do que a força de retenção exercida entre o primeiro anel do ímã, o segundo anel do ímã e o terceiro anel do ímã. Para aplicar a tampa no conector elétrico submarino, assim, para acasalar a tampa com o conector elétrico submarino para proteger o pino do conector elétrico submarino, a tampa e o conector elétrico submarino podem ser trasladados um em relação ao outro na direção axial, de maneira tal que o pino do conector elétrico submarino contate o pino de vaivém da tampa, quando o pino de vaivém estiver arranjado no invólucro da tampa, de maneira tal que o terceiro anel do ímã não fique no espaço axial. O processo de acasalamento pode, então, envolver deslocar o pino de vaivém na direção do primeiro anel do ímã e do segundo anel do ímã até que o terceiro anel do ímã fique substancialmente localizado no espaço axial, de maneira tal que a força de

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8/21 retenção aja no terceiro anel do ímã e, assim, também, no pino de vaivém na direção contra a retirada do pino de vaivém.

[0025] Para o desacasalamento da tampa do conector elétrico submarino, o pino do conector elétrico submarino pode ser retirado, ao mesmo tempo em que o pino do conector elétrico submarino ainda fica conectado no pino de vaivém pelos ímãs de interconexão que interagem com o material magnético compreendido no pino do conector elétrico submarino. Já que a força de interconexão entre o ímã de interconexão e o pino do conector elétrico submarino é maior (em particular, entre 1,5 vezes e 10 vezes maior) do que a força de retenção no primeiro anel do ímã, no segundo anel do ímã e no terceiro anel do ímã, a conexão entre o ímã de interconexão (e, assim, o pino de vaivém) e o pino do conector elétrico submarino não é liberada ou rompida durante a retirada do pino do conector elétrico submarino da tampa. Entretanto, a força de retenção entre o primeiro, o segundo e o terceiro anéis do ímã pode ser superada, tal como para trasladar o pino do conector elétrico submarino ainda conectado no pino de vaivém para fora da câmara cheia de óleo da tampa.

[0026] O pino de vaivém pode, então, ser retirado até que uma posição de parada seja alcançada. Finalmente, quando uma força ainda maior for aplicada, a conexão entre o ímã de interconexão (do pino de vaivém) e o pino do conector elétrico submarino também é rompida, o desacasalamento pode ser completado.

[0027] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a tampa compreende adicionalmente uma vedação anularmente arranjada entre o invólucro e o pino de vaivém, para impedir o ingresso de água a partir do exterior da tampa na câmara.

[0028] Enquanto na posição de parada (desacasalado), o pino de vaivém pode ser pelo menos parcialmente circundado pela vedação. Durante o acasalamento, o pino de vaivém se move na direção dos primeiro e segundo

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9/21 anéis do ímã, em particular, para longe da vedação, ao mesmo tempo em que o pino do conector elétrico submarino desliza para o interior da vedação, tal como para ser anularmente circundado pela vedação para impedir o ingresso adicional de água do exterior da tampa para o interior da câmara. Mediante a conclusão da operação de acasalamento, pelo menos uma parte do pino do conector elétrico submarino pode ser circundada pelo óleo na câmara da tampa. Desse modo, o pino do conector elétrico submarino pode ser efetivamente protegido do ambiente severo, em particular, da água do mar. A vedação pode ser fabricada a partir de material resiliente.

[0029] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a tampa compreende adicionalmente um diafragma, que delimita parcialmente a câmara, e que é arranjado para compensar as mudanças de um volume da câmara, devido ao movimento do pino de vaivém, devido às mudanças de temperatura, e arranjado para compensar a pressão da câmara com uma pressão externa.

[0030] O diafragma pode compreender um material flexível e pode ser estanque em relação a óleo e água. Durante a operação de acasalamento da tampa com um conector elétrico submarino, o diafragma pode intumescer para fora devido ao deslocamento de parte do óleo proveniente da câmara. Quando a pressão externa aumentar, por exemplo, devido à submersão da tampa no mar em profundidades cada vez maiores, o diafragma pode intumescer para dentro, desse modo, a pressão do óleo na câmara da tampa pode ter substancialmente uma mesma pressão da pressão exterior (hidrostática).

[0031] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a tampa compreende adicionalmente um quarto anel do ímã fixo no invólucro e arranjado para exercer, pela interação com o terceiro anel do ímã, uma força de retenção no pino de vaivém na direção do primeiro anel do ímã até o segundo anel do ímã, quando o pino de vaivém estiver em um estado

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10/21 desacasalado, não acasalado/conectado com o conector elétrico.

[0032] O quarto ímã também pode definir uma posição de parada do pino de vaivém e pode reter o pino de vaivém na posição de parada para a preparação de uma outra operação de acasalamento com um outro conector elétrico. O quarto anel do ímã, em particular, pode ter uma construção similar ou igual ao terceiro anel do ímã e a orientação magnética pode ser uma mesma orientação do terceiro anel do ímã. Em particular, o quarto anel do ímã pode estar próximo da vedação. A vedação pode ser um anel elastomérico ou um anel O. O ímã pode ficar retido no material que aloja a vedação, mas não na própria vedação. Altemativamente o quarto ímã pode ser substituído por um anel de material magnético, de maneira tal que o pino de vaivém fique retido no lugar pela interação magnética entre o terceiro ímã e o material magnético.

[0033] De acordo com uma modalidade da presente invenção, é provido um sistema que compreende uma tampa de acordo com uma das modalidades anteriores e um elemento conector elétrico submarino, em que o conector elétrico submarino tem um pino arranjado para interconectar com o ímã de interconexão do pino de vaivém da tampa mediante o contato entre os mesmos.

[0034] Nisto, a força de retenção entre o primeiro e o segundo anéis do ímã e o terceiro anel do ímã pode ser inferior à força de interconexão entre o pino de vaivém da tampa e o pino do elemento conector elétrico. Desse modo, durante uma operação de desacasalamento, ao mesmo tempo em que o pino do conector elétrico submarino é retirado da tampa, primeiro, a força de retenção entre o primeiro e o segundo anéis do ímã e o terceiro anel do ímã é superada, ao mesmo tempo em que o pino de vaivém ainda fica conectado com o pino do conector elétrico submarino devido à força de interconexão provida pelo ímã de interconexão. Isto habilita a retirada do pino de vaivém até que o mesmo alcance a posição de parada (em particular, compreendendo

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11/21 a interação com ou do terceiro anel do ímã com o quarto anel do ímã).

[0035] De acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção, a força de retenção entre o primeiro e o segundo anéis do ímã e o terceiro anel do ímã é inferior à força de interconexão entre o pino de vaivém da tampa e o pino do elemento conector elétrico.

[0036] Desse modo, uma força gerada pela mola espiral pode ser reduzida pela força magnética exercida entre o primeiro e o segundo anéis do ímã e o terceiro anel do ímã que age em uma direção oposta à força da mola espiral.

[0037] De acordo com uma modalidade da presente invenção, é provido um elemento conector flexível para interconexão com um outro elemento conector elétrico, que compreende: um invólucro; um pino de vaivém para conexão elétrica trasladável no invólucro; uma mola espiral para predispor o pino de vaivém; e um arranjo para interconexão liberável de acordo com uma das modalidades anteriores, em que o primeiro e o segundo anéis do ímã são fixos no invólucro e o terceiro anel do ímã é fixo no pino de vaivém, em que uma força de retenção entre o terceiro anel do ímã e o primeiro e o segundo anéis do ímã, quando o terceiro anel do ímã estiver no espaço axial, é direcionada oposta a uma força elástica que age no pino de vaivém.

[0038] Desse modo, a força elástica que age em uma direção de desacasalamento pode ser parcialmente compensada pela força magnética, desse modo, reduzindo o risco de ruptura do contato elétrico.

[0039] De acordo com uma outra modalidade alternativa da presente invenção, é provido um sistema conector submarino que compreende: um plugue; um receptáculo; e um arranjo para interconexão liberável de acordo com uma das modalidades anteriores, configurado para exercer uma força de retenção entre o plugue e o receptáculo quando os mesmos estiverem acasalado.

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12/21 [0040] Deve-se entender que os recursos individualmente ou em qualquer combinação divulgada, descrita, provida para um arranjo para interconexão liberável, para uma tampa, para um sistema ou para um elemento conector flexível também podem ser aplicáveis em um método para estabelecer uma interconexão liberável de acordo com uma modalidade da presente invenção, e vice-versa.

[0041] De acordo com uma modalidade da presente invenção, é provido um método para estabelecer uma interconexão liberável entre um anel externo que tem um diâmetro interno e um anel interno que tem um diâmetro externo que não é maior do que o diâmetro interno do anel externo, em que um do anel externo e do anel interno compreende pelo menos um primeiro anel do ímã e um segundo anel do ímã que é espaçado em uma direção axial que deixa um espaço axial entre os mesmos, em que o outro do anel externo e do anel interno compreende pelo menos um terceiro anel do ímã, em que o primeiro e o segundo anéis do ímã são orientados de maneira tal que os mesmos polos magnéticos fiquem voltados um para o outro, o método compreendendo: arranjar o terceiro anel do ímã entre o primeiro e o segundo anéis do ímã substancialmente no espaço axial, de maneira tal que: um polo do terceiro anel do ímã fique mais próximo de um mesmo polo do segundo anel do ímã do que de um polo diferente do segundo anel do ímã, e o outro polo do terceiro anel do ímã fique mais próximo de um polo diferente do primeiro anel do ímã do que de um mesmo polo do primeiro anel do ímã.

[0042] O método pode, em particular, ser realizado no fundo do mar, em particular, envolvendo conectar uma tampa protetora em um elemento de conexão que tem um pino do receptáculo a ser protegido da água do mar.

[0043] As modalidades da presente invenção são agora descritas em relação aos desenhos anexos. A invenção não é restrita às modalidades ilustradas ou descritas.

Breve Descrição dos Desenhos

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13/21 [0044] As figuras 1, 2 ilustra esquematicamente uma vista seccional de um arranjo para interconexão liberável de acordo com uma modalidade da presente invenção;

as figuras 3, 4 ilustram esquematicamente uma vista seccional de um arranjo para interconexão liberável de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a figura 5 ilustra esquematicamente uma tampa protetora em uma vista lateral e, na figura 6, em uma vista lateral seccional de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a figura 7 ilustra esquematicamente um conector elétrico submarino (receptáculo) em uma vista lateral e, na figura 8, em uma vista seccional, como é compreendido em um sistema de acordo com uma modalidade da presente invenção;

as figuras 9 a 12 ilustram esquematicamente as etapas em um processo de acasalamento da tampa protetora ilustrado nas figuras 5, 6 com o conector elétrico submarino ilustrado nas figuras 7, 8;

as figuras 13 e 14 ilustram esquematicamente as etapas durante o desacasalamento da tampa protetora ilustrada nas figuras 5, 6 do conector elétrico submarino ilustrado nas figuras 7, 8;

as figuras 15, 16 ilustram esquematicamente, em uma vista seccional, um elemento conector flexível de acordo com uma modalidade da presente invenção; e as figuras 17 a 19 ilustram esquematicamente um sistema conector submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção na figura 17 em um estado desacasalado e, nas figuras 18, 19, em um estado acasalado.

Descrição Detalhada [0045] A ilustração nos desenhos é em forma esquemática. Percebe-se quem nas diferentes figuras, os elementos similares ou idênticos são providos

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14/21 com os mesmos sinais de referência ou com sinais de referência que são diferentes dos correspondentes sinais de referência apenas no primeiro dígito.

[0046] O arranjo 100 para a conexão liberável ilustrada nas figuras 1, 2 em uma vista seccional mostrada perpendicular a uma direção axial 101 compreende um anel externo 103 que tem um diâmetro interno ‘di’ e compreende adicionalmente um anel interno 105 que tem um diâmetro externo ‘do’ que não é maior do que o diâmetro interno ‘di’ do anel externo 103. Desse modo, o anel externo 103 compreende um primeiro anel do ímã 107 e um segundo anel do ímã 109 que são espaçados na direção axial 101 que deixa um espaço axial 111 entre os mesmos. O anel interno 105 compreende um terceiro anel do ímã 113.

[0047] Como é ilustrado com mais detalhes na vista aproximada 115, o primeiro anel do ímã e o segundo anel do ímã 107, 109 são orientados de maneira tal que os polos suis (S) fiquem voltados um para o outro. Quando o terceiro anel do ímã 113 for arranjado entre o primeiro e o segundo anéis do ímã 107, 109 substancialmente no espaço axial 111, o polo sul (S) do terceiro anel do ímã 113 fica mais próximo do polo sul do segundo anel do ímã 109 do que do polo norte (N) do segundo anel do ímã 109. Adicionalmente, o polo norte (N) do terceiro anel do ímã 113 fica mais próximo do polo sul do primeiro anel do ímã 107 do que do polo norte do primeiro anel do ímã 107.

[0048] Nas figuras 3, 4, uma outra modalidade de um arranjo 200 para interconexão liberável é ilustrada, em que os elementos e as estruturas similares ou idênticas e as estruturas e/ou funções são rotuladas com o sinal de referência diferindo apenas no primeiro dígito em comparação com aqueles usados nas figuras 1, 2. A modalidade 200 do arranjo para interconexão liberável ilustrado nas figuras 3, 4 difere daquela ilustrada nas figuras 1, 2 apenas na orientação do primeiro, do segundo e do terceiro anéis do ímã 207, 209, 213. Aqui, o polo norte (N) do terceiro anel do ímã 213 fica mais próximo do polo norte do segundo anel do ímã 209 do que do polo sul do

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15/21 segundo anel do ímã 209. Adicionalmente, o polo sul do terceiro anel do ímã 213 fica mais próximo do polo norte do primeiro anel do ímã 207 do que do polo sul do primeiro anel do ímã 207.

[0049] Quando o terceiro anel do ímã 113 estiver substancialmente no espaço axial 111 entre o primeiro anel do ímã 107 e o segundo anel do ímã 109, uma força de retenção do ímã 117, 217 age na direção axial 101, 201 que aponta do segundo anel do ímã 109, 209 para o primeiro anel do ímã 107, 207. A força de retenção 117, 217 age no terceiro anel do ímã 113, 213 em relação ao primeiro e ao segundo anéis do ímã 107, 207, 109, 209.

[0050] As figuras 5, 6 ilustram esquematicamente em uma vista lateral 319 e em uma vista seccional 321 uma tampa 323 para proteger um conector elétrico submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção que compreende um arranjo para interconexão liberável de acordo com uma modalidade da presente invenção, por exemplo, um dos arranjos ilustrados nas figuras 1, 2 ou 3, 4.

[0051] A tampa compreende um invólucro substancialmente cilíndrico 325 que tem uma câmara 327 que pode ser cheia com óleo. Adicionalmente, a tampa compreende um primeiro anel do ímã 307 e um segundo anel do ímã 309 que são, ambos, fixos no invólucro 325. A tampa 323 compreende adicionalmente um pino de vaivém 329 que é trasladável na câmara ao longo da direção axial 301 e que tem, em uma extremidade, um ímã de interconexão 331 (ímã interno oculto) para interconexão em um pino de um conector elétrico submarino que será explicado em relação aos desenhos subsequentes. Adicionalmente, o pino de vaivém 329 tem, fixo no mesmo, o terceiro anel do ímã 313. Em um estado desacasalado, em que a tampa protetora 323 não é acasalado com um conector elétrico submarino, como é ilustrado nas figuras 5, 6, o terceiro anel do ímã 313 interage com um quarto anel do ímã 333 que é fixo no invólucro 325 e arranjado para exercer, pela interação com o terceiro anel do ímã 313, uma força de retenção no pino

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16/21 de vaivém 329 na direção do primeiro anel do ímã 307 até o segundo anel do ímã 309.

[0052] A tampa 323 compreende adicionalmente uma vedação 335 que é anularmente arranjada entre o invólucro 325 e o pino de vaivém 329, para impedir o ingresso de água a partir do exterior 337 na câmara 327. A tampa 323 compreende adicionalmente um diafragma 339 que está delimitando parcialmente a câmara e que é arranjado para compensar as mudanças de um volume da câmara 327, devido ao movimento do pino de vaivém 329, devido às mudanças de temperatura, e arranjado para compensar a pressão da câmara 327 com uma pressão externa.

[0053] A tampa ilustrada nas figuras 5, 6 é capaz de proteger um pino 441 de um conector elétrico submarino 443 esquematicamente ilustrado nas figuras 7, 8 em uma vista lateral 445 e uma vista seccional 447 que pode ser compreendida em um sistema de acordo com uma modalidade da presente invenção juntamente com a tampa ilustrada nas figuras 5, 6. O conector elétrico submarino (também referido como receptáculo) 443 compreende uma proteção do receptáculo 449 que confina o pino 441 (também referido como pino do receptáculo) que deve ser protegido da água do mar que permite-se entrar no receptáculo 443 por meio da abertura 451 quando o receptáculo não for acasalado com um outro elemento conector de um equipamento submarino. O receptáculo 441 compreende um núcleo de cobre 453 que é circundado por um isolamento do pino 455. O pino do receptáculo 441 compreende adicionalmente uma área de contato de cobre 457 que tem uma ponta magnética (compreendendo pelo menos material ferromagnético, não necessariamente sendo magnetizado). Durante uma conexão normal com um outro elemento conector elétrico, (a área de contato de cobre 457 encaixa com uma área de contato (um multilam) na contraparte dos conectores) de uma contraparte do elemento conector para estabelecer uma conexão elétrica entre os mesmos.

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17/21 [0054] O receptáculo pode ser considerado como uma metade de um par de conectores acasalados à umidade (a outra metade sendo o plugue). O mesmo pode consistir de uma proteção 449 que pode prover uma proteção mecânica e alinha o receptáculo no plugue durante o curso do acasalamento. A conexão elétrica pode ser feita por meio do pino do receptáculo 441 que penetra no plugue. O pino do receptáculo 441 tem um núcleo de cobre condutor 453 e uma área de contato de cobre 457 que é desenhada para fazer interface com uma área de contato no interior do plugue. O receptáculo também tem uma ponta magnética (não um ímã, mas irá interagir fortemente com um ímã) 459.

[0055] A ponta 459 pode fazer interface com o pino de vaivém 329 da tampa 323, da forma ilustrada nas figuras 5, 6. Quando o receptáculo for não acasalado, o pino do receptáculo completo 441 fica exposto à água do mar. Convencionalmente, o pino 441 pode ser desenhado para retirar a natureza corrosiva da água do mar por um máximo de 30 dias, mas o mesmo é desenhado para permanecer submerso por até 30 anos. Portanto, uma tampa protetora ou plugue fictício são exigidos para proteger o pino do receptáculo 441, se o mesmo precisar ficar armazenado não acasalado no leito do mar por mais do que 30 dias (se o mesmo for acasalado em um plugue, o óleo no interior do plugue protege o pino 441).

[0056] Para esta proteção, a tampa 323 ilustrada nas figuras 5, 6 consiste em uma concha 325 com uma câmara interna cheia de óleo 327. A abertura na frente da tampa protetora (também referida como plugue fictício) é vedada pelo pino de vaivém magnético 329 quando o plugue fictício não for acasalado em um receptáculo. O pino de vaivém 329 fica retido no local na frente do plugue pela interação entre o ímã do trinco frontal (isto é, o quarto anel do ímã 333) e o ímã do pino de vaivém (isto é, o terceiro anel do ímã 313). Na parte posterior do plugue fictício 323, um diafragma flexível 339 separa o óleo da água do mar no exterior 337. A câmara da água do mar 340

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18/21 ao redor do diafragma 339 flui livremente com a água do mar. O diafragma tem diversos propósitos:

- o mesmo pode estirar para compensar o volume do óleo deslocado quando o receptáculo for acasalado;

- o mesmo provê volumes de compensação para se responsabilizar pelas mudanças no volume do óleo devido às mudanças na temperatura;

- o mesmo pode transmitir a pressão de profundidade da água do mar para o óleo, de forma que o interior do plugue fictício seja compensado em relação à pressão (isto é, a mesma pressão do ambiente exterior) e, então, não possa ser esmagado por altas pressões em água profunda.

[0057] As figuras 9 a 12 ilustram esquematicamente as etapas do método durante uma operação de acasalamento para conectar a tampa ilustrada nas figuras 5, 6 com o conector elétrico submarino (receptáculo) ilustrado nas figuras 7, 8. Desse modo, a figura 9 ilustra esquematicamente o início da operação de acasalamento em que a ponta magnética 459 do receptáculo 443 alcança o pino de vaivém 329 da tampa protetora 323, em que o pino de vaivém 329 já foi ligeiramente empurrado para dentro, à medida que o receptáculo 443 começa seu curso do acasalamento. Desse modo, o pino do receptáculo 441 (em particular, a ponta magnética 449 do pino do receptáculo 441) é trancado no ímã de interação 331 do pino de vaivém 329. Isto retém o pino do receptáculo 441 e o pino de vaivém 329 juntos, por exemplo, com uma força > 1.000 N.

[0058] Desse modo, como é ilustrado na figura 10, a interação inicial entre o terceiro anel do ímã 313 e o quarto anel do ímã 333 é rompida ou liberada de maneira tal que o pino de vaivém conectado com o pino do receptáculo 441 seja movido na direção axial 101 na direção do primeiro e do segundo anéis do ímã 307, 309.

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19/21 [0059] Quando a operação de acasalamento continuar, da forma ilustrada na figura 10, o pino de vaivém 329 é acionado de volta (esquerda na figura) e a atração magnética entre o ímã do pino de vaivém 331 e o ímã do trinco frontal 333 é rompida. O pino de vaivém/pino do receptáculo são livres para se mover através desta seção média do plugue. A vedação 335 é mantida já que a vedação 335 está agora no diâmetro simples do pino do receptáculo 441. Uma vez que o curso do acasalamento for completado, como é ilustrado esquematicamente nas figuras 11, 12, o ímã do pino de vaivém 313 assenta na área do latch magnético na parte posterior do plugue. Isto puxa o pino de vaivém 441 e, portanto, o pino do receptáculo para a esquerda, retendo o receptáculo no plugue fictício.

[0060] O estado completamente acasalado é ilustrado na figura 11 em uma vista seccional 701 e em uma vista detalhada 703 na figura 12.

[0061] Desse modo, o terceiro anel do ímã 313 fica na região axial 311 entre o primeiro anel do ímã 307 e o segundo anel do ímã 309 e a força de retenção 317 retém o pino do receptáculo 441 conectado no pino de vaivém 329.

[0062] Durante a operação de desacasalar, como é ilustrado nas figuras 13 e 14, quando força suficiente for aplicada, o pino de vaivém 329 é puxado a partir do latch posterior, mas ainda é ligado na frente do pino do receptáculo, em particular, ligado na ponta magnética 459 do pino do receptáculo 441. O pino de vaivém 329 atinge o ponto morto na frente do plugue fictício e o latch frontal é reenergizado, isto é, o terceiro anel do ímã 313 interage com o quarto anel do ímã 333 para reter o pino de vaivém 329 na posição de parada, isto é, na posição não acasalada. Desse modo, o pino de vaivém 329 é travado em sua posição frontal.

[0063] Como o receptáculo 441 continua sendo puxado para fora, o latch magnético entre o ímã de interação do pino de vaivém 331 e o pino do receptáculo, em particular, a ponta magnética 459, é rompido. Esta situação é

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20/21 ilustrada na figura 14, em que o plugue fictício e o receptáculo estão agora separados. O pino de vaivém 329 vedou a frente do plugue fictício que retém o óleo para todos os futuros acasalamentos na câmara 327.

[0064] As figuras 15, 16 ilustram esquematicamente um elemento conector flexível 1000 em uma vista seccional de acordo com uma modalidade da presente invenção e em uma vista detalhada 1002. O conector flexível 1000 compreende um invólucro 1051 e um pino de vaivém 1029 para conexão elétrica trasladável no invólucro 1051. O elemento conector flexível 1000 compreende adicionalmente uma mola espiral 1053 para predispor o pino de vaivém 1029 e compreende adicionalmente um arranjo para interconexão liberável 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Desse modo, o arranjo 100 pode ser configurado como é ilustrado nas figuras 1, 2 e 3, 4.

[0065] Em particular, o arranjo 100 compreende um primeiro anel do ímã 107, um segundo anel do ímã 109. Ambos são fixos no invólucro 1051. E fixo no pino de vaivém 1029 um terceiro anel do ímã 1013. Ocasionalmente, um pino de vaivém flexível pode ser usado em vez de um pino de vaivém magnético. Aqui, o pino de vaivém 1029 é acionado para frente pela grande mola 1053. No estado não acasalado, o pino de vaivém 1029 é empurrado para frente (para a direita na figura 15) através das vedações frontais 1055, que vedam o interior do plugue em relação à água do mar. Quando o receptáculo for acasalado, o mesmo deve comprimir a mola e, à medida que o curso do acasalamento continua, a força elástica pode aumentar. Quando o receptáculo for desacasalado, a mola aciona o pino de vaivém para frente novamente e para trás através das vedações frontais 1055. O problema com este desenho convencional é que a força flexível está no máximo na posição completamente acasalado. A força elástica está permanentemente tentando separar os conectores e, desse modo, desacasala os mesmos. Para superar isto, um latch mecânico externo é usado para reter os mesmos juntos, mas se este

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21/21 latch falhar, a conexão elétrica pode ser perdida. Portanto, como é ilustrado na figura 15, o trancamento magnético que compreende o primeiro, o segundo e o terceiro anéis do ímã é usado para reduzir a força exercida pela mola que tenta desacasalar os conectores e, desse modo, reduzir a carrega no latch externo, reduzindo a probabilidade de falha.

[0066] As figuras 17 e 18, 19 ilustram esquematicamente em uma vista seccional um sistema conector submarino 1170 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Desse modo, o sistema 1170 compreende um plugue 1171 e um receptáculo 1173 que, quando acasalado (como é ilustrado nas figuras 18, 19), habilitam uma conexão elétrica. O sistema conector submarino 1170 compreende adicionalmente um arranjo 1100 de interconexão liberável de acordo com uma modalidade da presente invenção como um sistema de trancamento externo. O arranjo 1100 compreende um ou mais (por exemplo, três) hastes guias 1175 que compreendem o terceiro anel do ímã 1113. O sistema 1170 compreende adicionalmente um ou mais furos guias 1177 nos quais o primeiro anel do ímã 1107 e o segundo anel do ímã 1109 são fixos. Para acasalamento o plugue 1171 e o receptáculo 1173, os mesmos são trasladados um em relação ao outro na direção axial 1101, de maneira tal que o terceiro anel do ímã 1113 seja arranjado axialmente entre o primeiro anel do ímã 1107 e o segundo anel do ímã 1109. Desse modo, a configuração ilustrada na vista detalhada 1180 é alcançada se assemelhando ao arranjo ilustrado na vista detalhada 115 das figuras 1, 2.

[0067] Deve-se notar que o termo “compreendendo” não exclui outros elementos ou etapas e “um” ou “uma” não excluem uma pluralidade. Também, os elementos descritos em associação com diferentes modalidades podem ser combinados. Também deve ser notado que os sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitando o escopo das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Arranjo (100, 200) para interconexão liberável, caracterizado pelo fato de que compreende:

um anel externo (103) que tem um diâmetro interno (di); e um anel interno (105) que tem um diâmetro externo (do) que não é maior do que o diâmetro interno do anel externo, em que um do anel externo (103) e do anel interno (105) compreende pelo menos um primeiro anel do ímã (107) e um segundo anel do ímã (109) que é espaçado em uma direção axial (101) que deixa um espaço axial (111) entre os mesmos, em que o outro do anel externo e do anel interno compreende pelo menos um terceiro anel do ímã (113), em que o primeiro e o segundo anéis do ímã (107, 109) são orientados de maneira tal que os mesmos polos magnéticos fiquem voltados um para o outro, em que quando o terceiro anel do ímã (113) for arranjado entre o primeiro e o segundo anéis do ímã (107, 109) substancialmente no espaço axial:

um polo do terceiro anel do ímã (113) fica mais próximo de um mesmo polo do segundo anel do ímã (109) do que de um polo diferente do segundo anel do ímã (109), e o outro polo do terceiro anel do ímã (113) fica mais próximo de um polo diferente do primeiro anel do ímã (107) do que de um mesmo polo do primeiro anel do ímã (107).
2. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os polos nortes do primeiro e do segundo anéis do ímã (107, 109) ficam voltados um para o outro, em que, quando no espaço axial, o terceiro anel do ímã (113) é arranjado de maneira tal que

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2/5 o polo norte do terceiro anel do ímã (113) fique mais próximo do polo norte do segundo anel do ímã (109) do que do polo sul do segundo anel do ímã (109), o polo sul do terceiro anel do ímã (113) fica mais próximo do polo norte do primeiro anel do ímã (107) do que do polo sul do primeiro anel do ímã (107).
3. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os polos suis do primeiro e do segundo anéis do ímã (107, 109) ficam voltados um para o outro, em que, quando no espaço axial, o terceiro anel do ímã (113) é arranjado de maneira tal que o polo norte do terceiro anel do ímã (113) fique mais próximo do polo sul do primeiro anel do ímã (107) do que do polo norte do primeiro anel do ímã (107), o polo sul do terceiro anel do ímã (113) fique mais próximo do polo sul do segundo anel do ímã (109) do que do polo norte do segundo anel do ímã (109).
4. Arranjo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o anel externo (103) compreende o primeiro anel do ímã (107) e o segundo anel do ímã (109), em que o anel interno (105) compreende o terceiro anel do ímã (113).
5. Arranjo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, quando o terceiro anel do ímã (113) estiver substancialmente no espaço axial, o terceiro anel do ímã é retido por uma força de retenção do ímã (117) em relação ao primeiro e ao segundo anéis do ímã (107, 109) que apontam na direção axial do segundo anel do ímã (109) até o primeiro anel do ímã (107).
6. Tampa (323) para proteger um conector elétrico submarino,

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3/5 caracterizada pelo fato de que compreende:

um arranjo (100) como definido em uma das reivindicações anteriores;

um invólucro substancialmente cilíndrico (325) que tem uma câmara (327) preenchível com óleo, em que o primeiro e o segundo anéis do ímã (307, 309) são fixos no invólucro (325);

um pino de vaivém (329) trasladável na câmara (327) na direção axial (301) e que tem, em uma extremidade, um ímã de interconexão (331) para interconexão em um pino (441) de um conector elétrico submarino (443), em que o terceiro anel do ímã (313) é fixo no pino de vaivém (329).
7. Tampa de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:

uma vedação (335) anularmente arranjada entre o invólucro (325) e o pino de vaivém (329) para impedir o ingresso de água a partir do exterior da tampa para o interior da câmara (327).
8. Tampa de acordo com uma das reivindicações anteriores 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:

um diafragma (339), que delimita parcialmente a câmara, e arranjado para compensar as mudanças de um volume da câmara, devido ao movimento do pino de vaivém, devido a mudanças de temperatura, e arranjado para compensar a pressão a câmara com uma pressão externa.
9. Tampa de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente:

um quarto anel do ímã (333) fixo no invólucro (325) e arranjado para exercer, pela interação com o terceiro anel do ímã (313), uma força de retenção no pino de vaivém (329) na direção do primeiro anel do ímã (307) até o segundo anel do ímã (309), quando o pino de vaivém estiver em um estado desacasalado, não acasalado/conectado com o conector elétrico.
10. Sistema (323, 443), caracterizado pelo fato de que

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4/5 compreende:

uma tampa (323) como definida em qualquer uma das reivindicações anteriores, e um elemento conector elétrico submarino (443) que tem um pino (441) arranjado para interconectar com o ímã de interconexão (331) do pino de vaivém (329) da tampa (323) mediante o contato entre os mesmos.
11. Sistema de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a força de retenção entre o primeiro e o segundo anéis do ímã e o terceiro anel do ímã é inferior à força de interconexão entre o pino de vaivém da tampa e o pino do elemento conector elétrico.
12. Elemento conector flexível (1000) para interconexão com um outro elemento conector elétrico, caracterizado pelo fato de que compreende:

um invólucro (1051);

um pino de vaivém (1029) para conexão elétrica trasladável no invólucro;

uma mola espiral (1053) para predispor o pino de vaivém; e um arranjo como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 5, em que o primeiro e o segundo anéis do ímã (107, 109) são fixos no invólucro (1051) e o terceiro anel do ímã (113) é fixo no pino de vaivém, em que uma força de retenção entre o terceiro anel do ímã e o primeiro e o segundo anéis do ímã, quando o terceiro anel do ímã estiver no espaço axial, é direcionada oposta a uma força elástica que age no pino de vaivém.
13. Sistema conector submarino, caracterizado pelo fato de que compreende:

um plugue (1171);

um receptáculo (1173); e

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5/5 um arranjo (1100), como definido em uma das reivindicações 1 a 5, configurado para exercer uma força de retenção entre o plugue e o receptáculo quando os mesmos estiverem acasalado.
14. Método para estabelecer uma interconexão liberável entre um anel externo (103) que tem um diâmetro interno (di) e um anel interno (105) que tem um diâmetro externo (do) que não é maior do que o diâmetro interno do anel externo, em que um do anel externo (103) e do anel interno (105) compreende pelo menos um primeiro anel do ímã (107) e um segundo anel do ímã (109) que é espaçado em uma direção axial (101) que deixa um espaço axial (111) entre os mesmos, em que o outro do anel externo e do anel interno compreende pelo menos um terceiro anel do ímã (113), em que o primeiro e o segundo anéis do ímã (207, 209) são orientados de maneira tal que os mesmos polos magnéticos fiquem voltados um para o outro, caracterizado pelo fato de que o método compreende:

arranjar o terceiro anel do ímã (113) entre o primeiro e o segundo anéis do ímã substancialmente no espaço axial de maneira tal que:

um polo do terceiro anel do ímã (113) fique mais próximo de um mesmo polo do segundo anel do ímã (109) do que de um polo diferente do segundo anel do ímã (109), e o outro polo do terceiro anel do ímã (113) fique mais próximo de um polo diferente do primeiro anel do ímã (107) do que de um mesmo polo do primeiro anel do ímã (107).
15. Método de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que é realizado no fundo do mar, em particular, envolvendo a conexão de uma tampa protetora (323) em um elemento de conexão (443) que tem um pino do receptáculo a ser protegido da água do mar.