Sistema de fondeo y procedimiento de instalación de una plataforma flotante empleando dicho sistema de fondeo Anchoring system and installation procedure for a floating platform using said anchoring system
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Objeto de la invención Object of the invention
La presente invención tiene por objeto un sistema de fondeo especialmente indicado para plataformas flotantes que sirven de base de aerogeneradores situados en el mar. El sistema de fondeo objeto de la presente Invención comprende un conjunto de cables o cadenas de fondeo (líneas de fondeo) sujetas a pilotes enterrados en el fondo marino o a pesos situados o depositados sobre el fondo marino. The object of the present invention is an anchoring system especially indicated for floating platforms that serve as the base of wind turbines located in the sea. The anchoring system that is the object of this invention comprises a set of anchoring cables or chains (anchoring lines) attached to piles buried in the seabed or to weights located or deposited on the seabed.
El sistema de fondeo objeto de la presente invención posee características singulares que lo hacen idóneo para poder ser utilizado en plataformas flotantes que sirvan de base a estructuras marítimas en donde es importante evitar el movimiento de cabeceo o balanceo, solventando igualmente algunos inconvenientes de otros sistemas de fondeo para plataformas flotantes del estado de la técnica. The anchoring system object of the present invention has unique characteristics that make it ideal to be used on floating platforms that serve as a base for maritime structures where it is important to avoid pitching or rolling, also solving some drawbacks of other anchoring systems. anchoring for floating platforms of the state of the art.
La presente invención también tiene por objeto un procedimiento de instalación de una plataforma flotante empleando el mencionado sistema de fondeo. The object of the present invention is also a procedure for installing a floating platform using the aforementioned anchoring system.
El sistema de fondeo objeto de la presente invención tiene aplicación en cualquier tipo de estructura destinada a situarse flotando sobre la superficie del mar, y que necesite disponer de varios puntos de anclaje en el fondo marino, para sujetar los cables o cadenas de fondeo de las plataformas flotantes.
Antecedentes de la invención y problema técnico a resolver The anchoring system object of the present invention can be applied to any type of structure intended to float on the surface of the sea, and which needs to have several anchoring points on the seabed, to hold the anchoring cables or chains of the floating platforms. Background of the invention and technical problem to be solved
Las plataformas flotantes, especialmente las dedicadas a soportar aerogeneradores para la generación de energía eléctrica a partir de energía eólica en el mar, necesitan sistemas de fondeo que las mantengan en su posición y contribuyan a la estabilidad de las mismas. Floating platforms, especially those dedicated to supporting wind turbines for the generation of electrical energy from wind energy at sea, need anchoring systems that keep them in their position and contribute to their stability.
En el estado de la técnica se conocen plataformas del tipo denominado TLP (por las siglas en inglés de “Tensión Leg Platform"). Estas plataformas comprenden tres o más líneas de fondeo (normalmente cadenas o cables que unen la plataforma con pilotes anclados al fondo marino). Las líneas de fondeo de las plataformas TLP están diseñadas para disponerse en tensión, uniendo en posición vertical la plataforma con cada uno de los pilotes anclados en el fondo marino. Las plataformas TLP comprenden un conjunto de flotadores diseñados para producir un exceso de flotabilidad de la plataforma (teniendo en cuenta el peso de la estructura que se asienta sobre la plataforma). Este exceso de flotabilidad garantiza un elevado nivel de tensión en los cables, que a su vez garantiza que éstos estén siempre dispuestos en posición vertical. De esta forma, se evitan los movimientos de cabeceo y balance de la plataforma y de la estructura que se asienta sobre la plataforma. Platforms of the type called TLP (for the acronym in English of "Tension Leg Platform") are known in the state of the art. These platforms comprise three or more anchoring lines (usually chains or cables that join the platform with piles anchored to the bottom The mooring lines of the TLP platforms are designed to be placed in tension, joining the platform in a vertical position with each one of the piles anchored in the seabed.The TLP platforms comprise a set of floats designed to produce an excess of buoyancy of the platform (taking into account the weight of the structure that sits on the platform) This excess buoyancy guarantees a high level of tension in the cables, which in turn guarantees that they are always arranged in a vertical position. In this way, pitch and roll movements of the platform and of the structure that sits on the platform are avoided.
El documento EP 2743170 A1 describe una plataforma TLP como la descrita en el párrafo anterior. Document EP 2743170 A1 describes a TLP platform as described in the previous paragraph.
Un inconveniente de las plataformas TLP es que la elevada tensión de los cables necesaria para mantenerlos en posición vertical y evitar así los movimientos de cabeceo y/o de balance produce también un bloqueo de los desplazamientos en dirección vertical de la plataforma. Así pues, al subir la marea, la plataforma no puede desplazarse hacia arriba (debido a que las líneas de fondeo tienen una extensibilidad reducida o nula) y, por tanto, la tensión en las líneas de fondeo aumenta considerablemente. Esto provoca un elevado riesgo de rotura de las líneas de fondeo y obliga a disponer de líneas de fondeo de sección elevada o a aumentar el número de líneas de fondeo. Adicionalmente, en las plataformas TLP, en situaciones de marea muy baja, la plataforma baja también y las líneas de fondeo pueden destensarse mucho, aumentando el riesgo de que la plataforma se desplace tanto vertical como lateralmente de manera descontrolada, y aumentando también el riesgo de que se produzcan movimientos de cabeceo y/o balanceo (debido al empuje del viento y/o de
las olas sobre la plataforma y la estructura que se asienta sobre ella) que pueden llegar a producir el vuelco de la plataforma. A drawback of the TLP platforms is that the high tension of the cables necessary to keep them in a vertical position and thus avoid pitching and/or rolling movements also causes a blockage of the platform's movements in the vertical direction. Thus, with rising tide, the platform cannot move up (because the mooring lines have little or no extensibility) and therefore the tension on the mooring lines increases considerably. This causes a high risk of breaking the mooring lines and makes it necessary to have mooring lines with a high section or to increase the number of mooring lines. Additionally, in TLP platforms, in situations of very low tide, the platform also lowers and the anchoring lines can loosen a lot, increasing the risk of the platform moving both vertically and laterally in an uncontrolled manner, and also increasing the risk of that pitching and/or rolling movements occur (due to the push of the wind and/or waves on the platform and the structure that sits on it) that can cause the platform to overturn.
Para evitar los inconvenientes mencionados, se conocen otro tipo de plataformas flotantes en donde las líneas de fondeo están conectadas con un contrapeso a través de poleas situadas en la plataforma. Este tipo de plataformas permiten el desplazamiento vertical y lateral de la plataforma ante las mareas, las olas y el viento, haciendo por tanto que no sea necesario disponer de un número elevado de líneas de fondeo o de líneas de fondeo de una sección elevada. In order to avoid the mentioned inconveniences, other types of floating platforms are known where the mooring lines are connected to a counterweight through pulleys located on the platform. These types of platforms allow the vertical and lateral movement of the platform in response to the tides, waves and wind, thus making it unnecessary to have a large number of anchoring lines or anchoring lines with a high section.
El documento ES 2629867 A2 describe una plataforma como la descrita en el párrafo anterior. Document ES 2629867 A2 describes a platform like the one described in the previous paragraph.
Un problema existente con el sistema de fondeo descrito en el documento mencionado en el párrafo anterior es que las plataformas flotantes que emplean dicho sistema de fondeo se ven sometidas a movimientos de cabeceo y/o de balance que pueden llegar a ser Importantes, lo que hacen que el sistema de fondeo descrito en dicho documento no sea el más adecuado para: An existing problem with the anchoring system described in the document mentioned in the previous paragraph is that the floating platforms that use said anchoring system are subjected to pitching and/or rolling movements that can become important, which makes that the funding system described in said document is not the most appropriate for:
- aplicaciones en las que embarquen personas propensas a marearse con los movimientos de la plataforma (es decir, que no sean profesionales marinos), tales como niños pequeños, turistas, científicos, huéspedes y visitantes en general; plataformas flotantes sobre las cuales se Instalen aerogeneradores marinos offshore, en donde es importante evitar el balanceo y/o cabeceo excesivo de la plataforma; - applications boarded by persons prone to motion sickness of the platform (ie non-marine professionals), such as young children, tourists, scientists, guests, and general visitors; floating platforms on which offshore marine wind turbines are installed, where it is important to avoid excessive rocking and/or pitching of the platform;
- aplicaciones en las que los equipos instalados y en las que la actividad a que se dedican (laboratorios, centros de investigación, factorías), requieran que los movimientos y las aceleraciones de la plataforma sean pequeños;
- plataformas flotantes que puedan estar sometidas (en algún momento) a temporales de extrema severidad, que pudieran poner en peligro la seguridad de la misma estructura o que puedan llegar a volcarla (si su movimiento de cabeceo fuera muy grande). - applications in which the equipment installed and in which the activity to which they are dedicated (laboratories, research centers, factories) require small movements and accelerations of the platform; - Floating platforms that may be subjected (at some point) to extremely severe storms, which could jeopardize the safety of the structure itself or could even capsize it (if its pitching movement is very large).
Descripción de la invención Description of the invention
Con objeto de solucionar los Inconvenientes anteriormente mencionados, la presente Invención se refiere a un sistema de fondeo. In order to solve the aforementioned drawbacks, the present invention refers to an anchoring system.
El sistema de fondeo objeto de la presente invención comprende una plataforma flotante (por ejemplo, para soportar un aerogenerador) y al menos una pareja de líneas de fondeo (por ejemplo, cables de fondeo o cadenas de fondeo), configuradas para fijar o anclar la plataforma flotante al fondo marino (por ejemplo a unos pilotes clavados en el fondo marino, o a unos pesos de fondo o anillo de fondeo depositado sobre el fondo marino) mediante al menos un tramo de fondo de cada línea de fondeo. The anchoring system object of the present invention comprises a floating platform (for example, to support a wind turbine) and at least one pair of anchoring lines (for example, anchoring cables or anchoring chains), configured to fix or anchor the Floating platform to the seabed (for example, to some piles driven into the seabed, or to some bottom weights or anchoring ring deposited on the seabed) through at least one bottom section of each anchoring line.
Cada línea de fondeo comprende también un tramo central unido a un contrapeso. Each mooring line also includes a central section attached to a counterweight.
Cada pareja de líneas de fondeo comprende dos líneas de fondeo dispuestas en un plano que pasa por un eje central de la plataforma flotante. Estas líneas de fondeo dispuestas en un mismo plano se encuentran situadas respectivamente a un lado y otro del eje central de la plataforma flotante. Each pair of mooring lines comprises two mooring lines arranged in a plane that passes through a central axis of the floating platform. These anchoring lines arranged in the same plane are located respectively on one side and the other of the central axis of the floating platform.
El eje central de la plataforma flotante es un eje que define preferentemente una simetría radial de la plataforma flotante. The central axis of the floating platform is an axis that preferably defines a radial symmetry of the floating platform.
El sistema de fondeo comprende al menos un primer medio de fijación rotativo (por ejemplo, una polea) por cada línea de fondeo, donde cada primer medio de fijación rotativo está fijado a un primer punto de la plataforma flotante y está configurado para fijar cada línea de fondeo
a la plataforma flotante en dicho primer punto de la plataforma flotante, permitiendo el deslizamiento de la línea de fondeo por dicho primer medio de fijación rotativo. The anchoring system comprises at least one first rotary fixing means (for example, a pulley) for each anchoring line, where each first rotary fixing means is fixed to a first point on the floating platform and is configured to fix each line. anchoring to the floating platform at said first point of the floating platform, allowing the sliding of the anchoring line by said first rotating fixing means.
Novedosamente, en el sistema de fondeo objeto de la presente invención: Newly, in the anchoring system object of the present invention:
- cada línea de fondeo comprende al menos una sublínea directa y una sublínea cruzada. Estas sublíneas son cadenas o cables que discurren de forma paralela, al menos en su tramo de fondo. Cada sublínea directa discurre desde el primer medio de fijación rotativo hasta el contrapeso sin atravesar el eje central de la plataforma flotante. Cada sublínea cruzada discurre desde el primer medio de fijación rotativo hasta el contrapeso atravesando el eje central de la plataforma flotante. El primer medio de fijación rotativo puede, por ejemplo, estar formado por una polea con dos roldanas (para el paso/deslizamiento de las dos sublíneas de fondeo), o por un conjunto de dos poleas. - each anchoring line includes at least one direct subline and one crossed subline. These sublines are chains or cables that run parallel, at least in their bottom section. Each direct subline runs from the first rotating fixing means to the counterweight without passing through the central axis of the floating platform. Each crossed subline runs from the first rotating fixing means to the counterweight through the central axis of the floating platform. The first rotating fixing means can, for example, be formed by a pulley with two sheaves (for the passage/sliding of the two anchoring sublines), or by a set of two pulleys.
- el sistema comprende al menos un segundo medio de fijación rotativo (por ejemplo, una polea) por cada línea de fondeo, donde cada segundo medio de fijación rotativo está fijado a un segundo punto de la plataforma flotante y está configurado para fijar cada sublínea cruzada de cada línea de fondeo a la plataforma flotante en dicho segundo punto de la plataforma flotante, permitiendo el deslizamiento de la sublínea cruzada por dicho segundo medio de fijación rotativo, de tal forma que cada sublínea cruzada discurre desde el primer medio de fijación rotativo hasta el contrapeso atravesando en primer lugar el eje central de la plataforma flotante y deslizando en segundo lugar por el segundo medio de fijación rotativo. - the system comprises at least one second rotary fixing means (for example, a pulley) for each mooring line, where each second rotary fixing means is fixed to a second point on the floating platform and is configured to fix each crossed sub-line of each mooring line to the floating platform at said second point of the floating platform, allowing the sliding of the crossed subline by said second rotating fixing means, in such a way that each crossed subline runs from the first rotating fixing means to the counterweight firstly traversing the central axis of the floating platform and secondly sliding through the second rotary fixing means.
Mediante el sistema de fondeo descrito anteriormente, se anula o reduce drásticamente el cabeceo y/o balanceo de la plataforma flotante, con respecto a otros sistemas de fondeo como el descrito en el documento ES 2629867 A2., dejando al mismo tiempo libertad para que la plataforma flotante pueda moverse verticalmente, permitiendo también movimientos horizontales de forma restringida.
Mediante el sistema de fondeo descrito anteriormente, se simplifica mecánicamente el sistema de poleas empleado en otros sistemas de fondeo mediante poleas y cables en el estado de la técnica. Al no tener poleas centrales situadas en correspondencia con el eje central de la plataforma flotante, el sistema de anclaje es más sencillo y además no coinciden en casi el mismo punto, todas las poleas centrales de todos los brazos que forman el sistema. By means of the anchoring system described above, the pitching and/or rolling of the floating platform is canceled or drastically reduced, with respect to other anchoring systems such as the one described in document ES 2629867 A2., while leaving freedom for the floating platform can move vertically, also allowing restricted horizontal movements. By means of the mooring system described above, the pulley system used in other mooring systems using pulleys and cables in the state of the art is mechanically simplified. By not having central pulleys located in correspondence with the central axis of the floating platform, the anchoring system is simpler and also, all the central pulleys of all the arms that make up the system do not coincide at almost the same point.
Adicionalmente, mediante el sistema de fondeo descrito anteriormente, se elimina el movimiento pendular, característico del contrapeso central, inducido por los movimientos horizontales de la plataforma por causa de las olas. Additionally, through the anchoring system described above, the pendulum movement, characteristic of the central counterweight, induced by the horizontal movements of the platform due to the waves, is eliminated.
Asimismo, mediante el sistema de fondeo descrito anteriormente, se elimina la necesidad de disponer de un pozo central en el casco (estructura principal o estructura central) de la plataforma, que en el estado de la técnica resultaba necesario para el paso de los tramos centrales de las líneas de fondeo (las que sujetan el contrapeso central). Likewise, through the anchoring system described above, the need for a central well in the hull (main structure or central structure) of the platform is eliminated, which in the state of the art was necessary for the passage of the central sections. of the anchoring lines (those that hold the central counterweight).
De manera preferente, la plataforma flotante comprende una pareja de brazos estructurales salientes por cada pareja de líneas de fondeo. Así pues, cada pareja de brazos estructurales salientes comprende un primer brazo y un segundo brazo situados simétricamente con respecto al eje central de la plataforma flotante. Cada brazo estructural saliente está unido a una estructura principal (o casco) de la plataforma flotante. Cada brazo estructural saliente discurre radialmente desde un primer extremo unido a la estructura principal de la plataforma flotante hasta un segundo extremo proyectado hacia el exterior de la plataforma flotante. Así pues, el al menos un primer medio de fijación rotativo está fijado a la plataforma flotante en correspondencia con el segundo extremo del primer brazo, y el al menos un segundo medio de fijación rotativo está fijado a la plataforma flotante en un punto situado en correspondencia con el segundo brazo. Preferably, the floating platform comprises a pair of protruding structural arms for each pair of mooring lines. Thus, each pair of protruding structural arms comprises a first arm and a second arm located symmetrically with respect to the central axis of the floating platform. Each projecting structural arm is attached to a main structure (or hull) of the floating platform. Each protruding structural arm runs radially from a first end attached to the main structure of the floating platform to a second end projecting outward from the floating platform. Thus, the at least one first rotatable fixing means is fixed to the floating platform in correspondence with the second end of the first arm, and the at least one second rotatable fixing means is fixed to the floating platform at a point located in correspondence with the second arm.
La estructura principal (o casco) de la plataforma flotante puede comprender una geometría en forma de fuste cilindrico, cónico o piramidal. Adicionalmente, el sistema de fondeo puede comprender una pluralidad de radios conectados con esta estructura principal, donde en cada extremo libre de cada radio existe un elemento de flotación. Estos elementos de flotación pueden comprender al menos una cámara Inundable.
La estructura principal (o casco) de la plataforma flotante puede carecer de los mencionados radios con elementos de flotación en sus extremos. No obstante, la estructura principal o casco, con geometría en forma de fuste, puede comprender al menos un elemento de flotación. Este al menos un elemento de flotación puede comprender al menos una cámara inundable. The main structure (or hull) of the floating platform can comprise a geometry in the form of a cylindrical, conical or pyramidal shaft. Additionally, the mooring system can comprise a plurality of spokes connected to this main structure, where there is a flotation element at each free end of each spoke. These flotation elements can comprise at least one Floodable chamber. The main structure (or hull) of the floating platform may lack the aforementioned radii with flotation elements at their ends. However, the main structure or hull, with a shaft-shaped geometry, can include at least one flotation element. This at least one floating element can comprise at least one floodable chamber.
Los elementos de flotación aportan flotabilidad y, cuando son inundables, permiten que la plataforma flotante pueda ser desplazada o remolcada hasta su lugar o emplazamiento de instalación, con un peso reducido y, posteriormente, inundar los correspondientes elementos de flotación, para aportar tensión a los cables de fondeo, aumentando su estabilidad. The flotation elements provide buoyancy and, when they are floodable, allow the floating platform to be moved or towed to its place or installation location, with a reduced weight and, later, flood the corresponding flotation elements, to provide tension to the anchoring cables, increasing its stability.
Cuando los elementos de flotación están situados en el extremo de radios unidos al fuste, la estructura resulta especialmente estable, y apropiada para garantizar la estabilidad de la plataforma flotante en la maniobra de instalación. When the flotation elements are located at the end of the spokes attached to the shaft, the structure is particularly stable and appropriate to guarantee the stability of the floating platform during the installation maneuver.
Alternativamente a la geometría en forma de fuste, la estructura principal (o casco) de la plataforma flotante puede comprender una geometría en forma de anillo, estando dicho anillo unido mediante unos radios a un fuste cilindrico, cónico o piramidal. Esta estructura principal puede constituir un anillo de flotación (un flotador o elemento de flotación con forma de anillo). Este anillo de flotación puede comprender al menos una cámara inundable. As an alternative to the shaft-shaped geometry, the main structure (or hull) of the floating platform can comprise a ring-shaped geometry, said ring being joined by spokes to a cylindrical, conical or pyramidal shaft. This main structure can constitute a flotation ring (a ring-shaped float or flotation element). This floating ring can comprise at least one floodable chamber.
Esta estructura en forma de anillo de flotación también aporta una gran estabilidad a la plataforma flotante. This floatation ring-shaped structure also provides great stability to the floating platform.
El sistema de fondeo puede comprender al menos un tercer medio de fijación rotativo (por ejemplo, una polea) por cada línea de fondeo. Cada tercer medio de fijación rotativo está fijado a un tercer punto de la plataforma flotante y está configurado para fijar cada sublínea directa de cada línea de fondeo a la plataforma flotante en dicho tercer punto de la plataforma flotante permitiendo el deslizamiento de la sublínea directa por dicho tercer medio de fijación rotativo, de tal forma que cada sublínea directa discurre desde el primer
medio de fijación rotativo hasta el contrapeso pasando y deslizando por el tercer medio de fijación rotativo. The mooring system can comprise at least one third rotating fixing means (for example, a pulley) for each mooring line. Each third rotary fixing means is fixed to a third point of the floating platform and is configured to fix each direct subline of each mooring line to the floating platform at said third point of the floating platform, allowing the direct subline to slide through said third rotary fixing means, in such a way that each direct subline runs from the first rotating fixing means to the counterweight by passing and sliding through the third rotating fixing means.
Este tercer medio de fijación rotativo permite que la sublínea directa discurra un tramo intermedio paralelo a uno de los brazos estructurales salientes, por lo que el tramo central (que se dirige desde el tercer medio de fijación rotativo hasta el contrapeso) discurre más próximo al eje central de la plataforma flotante. This third rotary fixing means allows the direct subline to run an intermediate section parallel to one of the protruding structural arms, so that the central section (which runs from the third rotary fixing means to the counterweight) runs closer to the axis center of the floating platform.
Adicionalmente, el sistema de fondeo puede comprender al menos un medio de guiado rotativo (por ejemplo, una polea o rueda acanalada) por cada línea de fondeo, donde cada medio de guiado rotativo está fijado a un cuarto punto de la plataforma flotante y está configurado para guiar el curso de la sublínea cruzada de cada línea de fondeo permitiendo el deslizamiento de la sublínea cruzada por dicho medio de guiado rotativo, de tal forma que cada sublínea cruzada discurre entre el primer medio de fijación rotativo y el segundo medio de fijación rotativo pasando y deslizando por el medio de guiado rotativo. Additionally, the anchoring system can comprise at least one rotary guide means (for example, a pulley or grooved wheel) for each anchoring line, where each rotary guide means is fixed to a fourth point of the floating platform and is configured to guide the course of the crossed subline of each anchoring line allowing the sliding of the crossed subline by said rotary guide means, in such a way that each crossed subline runs between the first rotary fixing means and the second rotary fixing means passing and sliding through the rotating guide means.
Este medio de guiado rotativo permite que la sublínea cruzada evite obstáculos en su recorrido desde el primer medio de fijación rotativo, a través del eje central hasta el segundo medio de fijación rotativo. Mediante este medio de guiado rotativo, se puede evitar que las sublíneas cruzadas de todas las líneas de fondeo choquen entre sí, o que las sublíneas cruzadas choquen contra la estructura principal de la plataforma flotante. This rotary guide means allows the cross subline to avoid obstacles on its way from the first rotary fixing means, through the central axis to the second rotary fixing means. By this rotary guiding means, it can be prevented that the crossed sublines of all mooring lines collide with each other, or that the crossed sublines collide with the main structure of the floating platform.
De manera preferente, cada tramo de fondo de cada línea de fondeo comprende una boya que divide el tramo de fondo en una primera porción que discurre entre el fondo marino y la boya y una segunda porción que discurre entre la boya y el al menos un primer medio de fijación rotativo. Preferably, each bottom section of each anchoring line comprises a buoy that divides the bottom section into a first portion that runs between the seabed and the buoy and a second portion that runs between the buoy and the at least one first portion. rotary fixing means.
La característica anterior facilita la instalación de la plataforma flotante, ya que se puede disponer el peso de fondo, pilote o anillo de fondeo unido a una primera porción del tramo de fondo (con la boya) en una maniobra de preinstalación (una vez elegido el emplazamiento de la plataforma flotante) y, posteriormente, conectar la segunda porción del tramo de fondo
directamente a la boya, cuando la plataforma flotante y el contrapeso se hayan desplazado hasta el emplazamiento de instalación. The previous characteristic facilitates the installation of the floating platform, since the bottom weight, pile or anchoring ring can be arranged attached to a first portion of the bottom section (with the buoy) in a pre-installation maneuver (once the location of the floating platform) and, subsequently, connect the second portion of the bottom section directly to the buoy, when the floating platform and counterweight have moved to the installation site.
También de manera preferente, el contrapeso del sistema de fondeo comprende al menos una cámara de flotación inundable. Esta característica facilita también el transporte del contrapeso (el cual puede transportarse sin inundar con menor peso), y facilita también un aporte progresivo de tensión a las líneas de fondeo, a medida que la al menos una cámara de flotación inundable va llenándose. Also preferably, the counterweight of the anchoring system comprises at least one floodable flotation chamber. This characteristic also facilitates the transport of the counterweight (which can be transported without flooding with less weight), and also facilitates a progressive contribution of tension to the anchoring lines, as the at least one floodable flotation chamber fills up.
La presente invención se refiere también a un procedimiento de instalación de una plataforma flotante, empleando un sistema de fondeo como el que se ha descrito anteriormente. The present invention also refers to a procedure for installing a floating platform, using an anchoring system such as the one described above.
Así pues, el procedimiento de instalación de una plataforma flotante objeto de la presente invención comprende: Thus, the installation procedure of a floating platform object of the present invention comprises:
- posicionar y/o anclar al fondo marino, bajo un lugar o emplazamiento de instalación de la plataforma flotante, al menos un ancla y/o al menos un peso de fondo, y/o al menos un anillo de fondeo y/o un conjunto de pilotes; trasladar la plataforma flotante y el contrapeso hasta su lugar de instalación, donde la al menos una cámara inundable se encuentra sin inundar; - position and/or anchor to the seabed, under a place or installation location of the floating platform, at least one anchor and/or at least one bottom weight, and/or at least one anchoring ring and/or a set of piles; move the floating platform and the counterweight to its place of installation, where the at least one floodable chamber is not flooded;
- fijar un extremo libre del tramo de fondo de cada línea de fondeo: o al al menos un ancla y/o al al menos un peso de fondo, y/o al al menos un anillo de fondeo y/o al conjunto de pilotes, o;
o a una boya previamente unida mediante una primera porción del tramo de fondo de la línea de fondeo al al menos un ancla y/o al al menos un peso de fondo, y/o al al menos un anillo de fondeo y/o al conjunto de pilotes; fijar un extremo libre del tramo central de cada línea de fondeo al contrapeso; - fix a free end of the bottom section of each mooring line: or at least one anchor and/or at least one bottom weight, and/or at least one mooring ring and/or to the set of piles, either; or to a buoy previously attached by means of a first portion of the bottom section of the anchoring line to at least one anchor and/or at least one bottom weight, and/or at least one anchoring ring and/or to the set of piles; fix a free end of the central section of each anchoring line to the counterweight;
- arrastrar la plataforma flotante lateralmente hasta que se tensen las líneas de fondeo, e; inundar la al menos una cámara de flotación. - drag the floating platform laterally until the anchoring lines are taut, e; flooding the at least one floatation chamber.
En el sistema de fondeo de la presente invención, la plataforma flotante no necesita apoyarse en el fondo, por lo que es adecuada para zonas de cualquier profundidad marina, tanto cerca de la costa (por ejemplo, a 80 m de profundidad), como alejada de ella (hasta profundidades de 1000 m o más) y a cualquier distancia intermedia, ya que es capaz de soportar temporales muy severos. In the anchoring system of the present invention, the floating platform does not need to rest on the bottom, so it is suitable for areas of any sea depth, both near the coast (for example, at a depth of 80 m), and far away. from it (up to depths of 1000 m or more) and at any intermediate distance, since it is capable of withstanding very severe storms.
En las realizaciones preferentes del sistema de fondeo de la invención, se presentan varias plataformas (para aerogeneradores marinos) que son intrínsecamente estables en todos sus estados posibles, desde la fabricación en puerto, hasta su condición de operación final, pasando por el traslado al parque eólico y las fases de montaje del cableado del sistema, inundación del contrapeso y ajustes finales. Por ello el proceso de instalación es mucho más sencillo y rápido. No se necesitan buques especiales, sólo un pequeño remolcador convencional. In the preferred embodiments of the anchoring system of the invention, various platforms (for offshore wind turbines) are presented that are intrinsically stable in all their possible states, from manufacturing in port, to their final operating condition, passing through the transfer to the park. wind energy and the assembly phases of the system wiring, flooding of the counterweight and final adjustments. Therefore, the installation process is much simpler and faster. No special vessels are needed, just a small conventional tugboat.
El sistema de fondeo de la invención permite desinstalar y trasladar la plataforma flotante a otra ubicación, mediante un novedoso procedimiento más simplificado y rápido que el propuesto en ES 2629867 A2. The anchoring system of the invention allows the floating platform to be uninstalled and moved to another location, through an innovative procedure that is more simplified and faster than that proposed in ES 2629867 A2.
El sistema de fondeo de la invención presenta como características y ventajas principales:
- Se puede aplicar a cualquier tipo de plataforma, especialmente para molinos de viento y para plataformas dedicadas a actividades de ocio marítimo; The anchoring system of the invention presents the following main characteristics and advantages: - It can be applied to any type of platform, especially for windmills and for platforms dedicated to maritime leisure activities;
Impide totalmente el movimiento de cabeceo y balance de la plataforma, pero permite movimientos horizontales o verticales; Totally prevents pitch and roll movement of the platform, but allows horizontal or vertical movements;
- No necesita cimentaciones, ni preparación especial del fondo marino (aunque se pueden usar cimentaciones convencionales más sencillas de lo habitual); - It does not need foundations, nor special preparation of the seabed (although conventional foundations that are simpler than usual can be used);
Los calados óptimos están entre 50m y 400m, aunque puede alcanzar profundidades mayores; The optimal depths are between 50m and 400m, although it can reach greater depths;
- Se puede instalar o reubicar (tantas veces como se quiera) sin necesidad de buques especiales, tan sólo necesita un remolcador para trasladarlo; - It can be installed or relocated (as many times as you want) without the need for special ships, you just need a tugboat to move it;
Se puede adaptar para captar la energía de las olas, sin más que incluir uno o varios generadores convencionales; It can be adapted to capture the energy of the waves, simply by including one or several conventional generators;
Las fuerzas que aparecen en las líneas de fondeo son mucho menores que en las plataformas TLP; si se rompe alguna línea de fondeo, sigue funcionando con las demás. Además, se puede reparar / sustituir in situ; The forces that appear in the anchoring lines are much less than in the TLP platforms; if any anchor line breaks, it continues to work with the others. In addition, it can be repaired / replaced on site;
Permite diseñar plataformas mucho más ligeras (y por tanto más económicas) y de puntal reducido (con menor impacto visual); It makes it possible to design much lighter platforms (and therefore more economical) and reduced uprights (with less visual impact);
El sistema de fondeo de la invención es aplicable a cualquier instalación marina flotante, en la que los requisitos de movimientos sean un condicionante importante del diseño, especialmente para los siguientes casos:
- Turismo, ocio marítimo y deportes náuticos; una plataforma diseñada con este tipo de fondeo, es ideal para la industria hotelera y de recreación, ya que la mayor parte de los clientes potenciales de este tipo de instalaciones no son marineros expertos y el hecho de que se mueva muy poco, supone un gran atractivo; se puede instalar un hotel, situándolo en aguas extraterritoriales a más de 10 millas náuticas de la costa, así podría tener instalaciones de descanso, recreo, casino y salas de juego, parques temáticos o cualquier tipo de instalaciones para las que una instalación equivalente en tierra podría encontrar impedimentos de tipo urbanístico o tener dificultades para conseguir los permisos de apertura o tener problemas con las normativas municipales vigentes; al estar alejado de la costa, la profundidad del mar es mayor y no es posible apoyar el hotel en el fondo marino; además el oleaje es mayor, por lo que una plataforma convencional se movería demasiado para esta aplicación. The anchoring system of the invention is applicable to any floating marine installation, in which movement requirements are an important determinant of the design, especially for the following cases: - Tourism, maritime leisure and water sports; A platform designed with this type of anchoring is ideal for the hotel and recreation industry, since most of the potential clients of this type of facility are not expert sailors and the fact that it moves very little is a great attractive; A hotel can be installed, placing it in extraterritorial waters more than 10 nautical miles from the coast, so it could have rest, recreation, casino and game rooms, theme parks or any type of facility for which an equivalent facility on land You could encounter urban-planning impediments or have difficulties obtaining opening permits or have problems with current municipal regulations; Being far from the coast, the depth of the sea is greater and it is not possible to rest the hotel on the seabed; In addition, the waves are higher, so a conventional platform would move too much for this application.
- Parques eólicos. Los molinos de viento, necesitan una base que se mueva lo menos posible, de hecho, sobrepasado un cierto nivel de inclinación (cabeceo) o un cierto nivel de aceleraciones, deben pararse los aerogeneradores por motivos de seguridad. El hecho de que se mueva menos que las que hay actualmente, aumenta la rentabilidad de la instalación, al disponer de más horas netas al año para generar electricidad. De hecho, todas las realizaciones preferentes presentadas en esta solicitud de patente, hacen referencia a plataformas diseñadas específicamente como soporte de aerogeneradores marinos. - Wind farms. Windmills need a base that moves as little as possible, in fact, beyond a certain level of inclination (pitch) or a certain level of acceleration, the wind turbines must stop for safety reasons. The fact that it moves less than there are currently, increases the profitability of the installation, by having more net hours per year to generate electricity. In fact, all the preferred embodiments presented in this patent application refer to platforms specifically designed to support offshore wind turbines.
- Energías alternativas. Por su propia naturaleza, el sistema propuesto reduce el ángulo de cabeceo de la plataforma extrayendo energía del movimiento de translación del flotador principal (elemento de flotación). Esto se realiza incorporando un generador eléctrico a una de las poleas (2 ó 3) de las líneas amortiguadoras. La energía eléctrica generada se puede utilizar para el consumo propio de la instalación o para enviarla a tierra a través del correspondiente cable eléctrico. De hecho, la presente invención se puede enfocar desde dos puntos de vista:
o Como captador de energías renovables: Es un sistema que extrae energía del movimiento de la plataforma provocado por las olas, anulando simultáneamente los molestos movimientos de cabeceo y balance de la plataforma; o Como dispositivo de confort: Es un sistema que anula los movimientos de cabeceo de la plataforma, que además puede generar energía a partir de las olas. - Alternative energies. By its very nature, the proposed system reduces the pitch angle of the platform by extracting energy from the translational movement of the main float (buoyancy element). This is done by incorporating an electric generator to one of the pulleys (2 or 3) of the damping lines. The electrical energy generated can be used for the installation's own consumption or to send it to earth through the corresponding electrical cable. In fact, the present invention can be approached from two points of view: o As a renewable energy collector: It is a system that extracts energy from the movement of the platform caused by the waves, simultaneously canceling the annoying pitching and rolling movements of the platform; o As a comfort device: It is a system that cancels the pitching movements of the platform, which can also generate energy from the waves.
Desde el segundo punto de vista, la energía extraída de las líneas amortiguadoras se puede disipar directamente en forma de calor o se puede convertir en energía eléctrica. Si se disipa, el equipamiento necesario es más barato y sencillo, los movimientos de la plataforma serían los mismos, pero no se aprovecha todo el potencial del sistema. Si se decide aprovechar la energía disponible, se puede almacenar en baterías o consumirla a bordo en la instalación. From the second point of view, the energy drawn from the damper lines can be directly dissipated as heat or can be converted into electrical energy. If it dissipates, the necessary equipment is cheaper and simpler, the movements of the platform would be the same, but the full potential of the system is not used. If it is decided to take advantage of the available energy, it can be stored in batteries or consumed on board at the facility.
Así pues, en el fondeo se pueden incluir una o varias líneas amortiguadoras con o sin captadores de energía. La misión fundamental de estas líneas es reducir las vibraciones (oscilaciones) que se pueden producir como consecuencia de la elasticidad de los cables de fondeo, en un sistema que conceptualmente es bastante rígido (en general es un sistema hiperestático). Estas vibraciones de baja/media frecuencia podrían incrementar sensiblemente las aceleraciones en la plataforma y hacerla inaceptable. La incorporación de las líneas amortiguadores cancela casi totalmente estas vibraciones (oscilaciones). Thus, one or more shock absorbing lines with or without energy collectors can be included in the mooring. The fundamental mission of these lines is to reduce the vibrations (oscillations) that can be produced as a consequence of the elasticity of the anchoring cables, in a system that is conceptually quite rigid (in general it is a hyperstatic system). These low/medium frequency vibrations could significantly increase the accelerations on the platform and make it unacceptable. The incorporation of shock absorber lines almost completely cancels these vibrations (oscillations).
Estas líneas amortiguadoras son muy similares a las líneas de fondeo de bloqueo (las líneas de fondeo unidas a un elemento de anclaje o pilote en el fondo marino), con la diferencia de que una de sus poleas (interior o externa) acciona un generador eléctrico (si se va a aprovechar la energía) o un disipador hidráulico o eléctrico (si sólo funcionan como amortiguadoras). These shock absorbing lines are very similar to blocking anchor lines (anchor lines attached to an anchor element or pile on the seabed), with the difference that one of its pulleys (internal or external) drives an electric generator. (if the energy is going to be used) or a hydraulic or electrical dissipator (if they only work as shock absorbers).
Breve descripción de las figuras
Como parte de la explicación de al menos una forma de realización de la invención se han incluido, con carácter ilustrativo y no limitativo, las siguientes figuras. Brief description of the figures As part of the explanation of at least one embodiment of the invention, the following figures have been included, with an illustrative and non-limiting nature.
Figura 1 : Muestra una vista esquemática frontal, en posición de reposo, de dos líneas de fondeo (dispuestas en un mismo plano) según una posible realización del sistema de fondeo objeto de la presente invención. Figure 1: Shows a schematic front view, in rest position, of two mooring lines (arranged on the same plane) according to a possible embodiment of the mooring system object of the present invention.
Figura 2: Muestra una vista esquemática del desplazamiento teórico de dos líneas de fondeo centrales, en un sistema de fondeo con contrapeso según el estado de la técnica. Figure 2: Shows a schematic view of the theoretical displacement of two central mooring lines, in a counterweight mooring system according to the state of the art.
Figura 3: Muestra el esquema de fuerzas que actúan sobre una estructura que emplea el sistema de fondeo objeto de la presente invención. Figure 3: Shows the scheme of forces that act on a structure that uses the anchoring system object of the present invention.
Figura 4: Muestra una vista esquemática similar a la de la Figura 1 , en donde se han suprimido las boyas de los tramos de fondo de las líneas de fondeo. Figure 4: Shows a schematic view similar to that of Figure 1, where the buoys of the bottom sections of the anchoring lines have been removed.
Figura 5: Muestra una vista esquemática del sistema de fondeo de la Figura 4, en donde dicho sistema de fondeo ha sido desplazado horizontal y verticalmente por efecto de las olas y el viento. Figure 5: Shows a schematic view of the anchoring system of Figure 4, where said anchoring system has been displaced horizontally and vertically by the effect of waves and wind.
Figura 6: Muestra una vista esquemática del desplazamiento de un sistema de fondeo en el que los tramos de fondo de líneas de fondeo diametralmente opuestas son paralelos. Figure 6: Shows a schematic view of the displacement of a mooring system in which the bottom sections of diametrically opposed mooring lines are parallel.
Figura 7: Muestra una vista esquemática del desplazamiento de un sistema de fondeo en el que los tramos de fondo de líneas de fondeo diametralmente opuestas son divergentes. Figure 7: Shows a schematic view of the displacement of a mooring system in which the bottom sections of diametrically opposed mooring lines are divergent.
Figura 8: Muestra una vista esquemática en perspectiva de un sistema de fondeo según la presente invención, en donde se observan dos parejas de líneas de fondeo (es decir, cuatro líneas de fondeo) dispuestas en sendos planos perpendiculares.
Figura 9: Muestra una vista superior del sistema de fondeo de la Figura 8. Figure 8: Shows a perspective schematic view of an anchoring system according to the present invention, where two pairs of anchoring lines (that is, four anchoring lines) arranged in respective perpendicular planes are observed. Figure 9: Shows a top view of the anchoring system of Figure 8.
Figura 10: Muestra una vista esquemática frontal de una primera fase de instalación de un sistema de fondeo según la presente invención, en donde se observan cuatro brazos estructurales salientes de la plataforma flotante (dos de ellos en un plano perpendicular a la vista de la Figura), que soportan cuatro líneas de fondeo de dos parejas de líneas de fondeo, y donde la segunda porción (porción superior) de los tramos de fondo de las líneas de fondeo todavía no ha sido conectada a las boyas de la primera porción (porción inferior) de los tramos de fondo de las líneas de fondeo. Figure 10: Shows a schematic front view of a first installation phase of an anchoring system according to the present invention, where four protruding structural arms of the floating platform are observed (two of them in a plane perpendicular to the view of Figure ), which support four mooring lines of two pairs of mooring lines, and where the second portion (upper portion) of the bottom sections of the mooring lines has not yet been connected to the buoys of the first portion (lower portion). ) of the bottom sections of the mooring lines.
Figura 11 : Muestra una vista esquemática del sistema de fondeo de la Figura 10, en donde la segunda porción de los tramos de fondo de las líneas de fondeo ya ha sido conectada a las boyas. Figure 11: Shows a schematic view of the anchoring system of Figure 10, where the second portion of the bottom sections of the anchoring lines has already been connected to the buoys.
Figura 12: Muestra una vista esquemática del sistema de fondeo de la Figura 11 , en donde las cámaras Inundables de los elementos de flotación y del contrapeso han sido Inundadas. Figure 12: Shows a schematic view of the anchoring system of Figure 11, where the Floodable chambers of the flotation elements and the counterweight have been Flooded.
Figura 13: Muestra una vista esquemática lateral de una primera forma de realización del sistema de fondeo según la presente invención, en donde se observa una plataforma flotante que comprende una estructura principal en forma de fuste cilindro-cónico con cuatro brazos estructurales salientes que soportan cuatro líneas de fondeo, y donde la estructura principal de la plataforma flotante comprende cuatro radios conectados con dicha estructura principal, cada uno de los radios comprendiendo un elemento de flotación en su extremo. Figure 13: Shows a schematic side view of a first embodiment of the anchoring system according to the present invention, where a floating platform is observed that comprises a main structure in the form of a cylindro-conical shaft with four protruding structural arms that support four mooring lines, and where the main structure of the floating platform comprises four spokes connected to said main structure, each of the spokes comprising a flotation element at its end.
Figura 14: Muestra una vista en perspectiva del sistema de fondeo de la Figura 13. Figure 14: Shows a perspective view of the anchoring system of Figure 13.
Figura 15: Muestra una vista esquemática frontal del sistema de fondeo de la Figura 13 y de la Figura 14.
Figura 16: Muestra una vista esquemática lateral de una segunda forma de realización del sistema de fondeo según la presente invención, en donde se observa una plataforma flotante que comprende una estructura principal en forma de fuste cilindro-cónico con cuatro brazos estructurales salientes que soportan cuatro líneas de fondeo, y donde la estructura principal de la plataforma flotante comprende tres elementos flotación. Figure 15: Shows a schematic front view of the anchoring system of Figure 13 and Figure 14. Figure 16: Shows a schematic side view of a second embodiment of the anchoring system according to the present invention, where a floating platform is observed that comprises a main structure in the form of a cylindro-conical shaft with four protruding structural arms that support four anchoring lines, and where the main structure of the floating platform comprises three flotation elements.
Figura 17: Muestra una vista en perspectiva del sistema de fondeo de la Figura 16. Figure 17: Shows a perspective view of the anchoring system of Figure 16.
Figura 18: Muestra una vista esquemática frontal del sistema de fondeo de la Figura 15 y de la Figura 16. Figure 18: Shows a schematic front view of the anchoring system of Figure 15 and Figure 16.
Figura 19: Muestra una vista esquemática frontal de una tercera forma de realización del sistema de fondeo según la presente invención, en donde se observa una plataforma flotante que comprende una estructura principal en forma de anillo de flotación, con cuatro brazos estructurales salientes que soportan cuatro líneas de fondeo. Figure 19: Shows a schematic front view of a third embodiment of the anchoring system according to the present invention, where a floating platform is observed that comprises a main structure in the form of a flotation ring, with four protruding structural arms that support four anchor lines.
Figura 20: Muestra una vista en perspectiva del sistema de fondeo de la Figura 19. Figure 20: Shows a perspective view of the anchoring system of Figure 19.
Figura 21 : Muestra una vista esquemática lateral del sistema de fondeo de la Figura 19 y de la Figura 20. Figure 21: Shows a schematic side view of the anchoring system of Figure 19 and Figure 20.
Descripción detallada Detailed description
La presente invención se refiere, tal y como se ha mencionado anteriormente, a un sistema de fondeo que comprende una plataforma flotante (100). The present invention refers, as previously mentioned, to a mooring system comprising a floating platform (100).
A continuación, se definen algunos elementos que se citan en esta descripción. Some elements that are mentioned in this description are defined below.
Flotador o elemento de flotación (500): es un envoltorio cerrado y estanco, sumergido total o parcialmente en el agua y que puede estar sometido a fuerzas hidrostáticas o
hidrodinámicas por efecto de las olas o las corrientes marinas. Si está parcialmente sumergido, también puede estar sometido a las fuerzas originadas por el viento sobre su costado o superestructuras. Float or flotation element (500): it is a closed and watertight envelope, totally or partially submerged in the water and that can be subjected to hydrostatic forces or hydrodynamics due to the effect of waves or marine currents. If partially submerged, it may also be subjected to wind forces on its side or superstructures.
Casco o estructura principal (400): es una estructura que comprende uno o varios flotadores o elementos de flotación (500) estancos que forman un conjunto rígido y resistente, en los que al menos uno de ellos está parcialmente sumergido. Hull or main structure (400): it is a structure that comprises one or several floats or watertight flotation elements (500) that form a rigid and resistant assembly, in which at least one of them is partially submerged.
Plataforma flotante (100): es un casco o estructura principal (400) de cualquier forma o configuración, que adicionalmente comprende otros elementos o estructuras (radios (600), brazos estructurales salientes (12), elementos de flotación (500),...), dedicada a cualquier función (alojamientos, instalaciones industriales o de recreo, soporte de molinos de viento, etc.), dotado del sistema de fondeo aquí propuesto. Floating platform (100): it is a hull or main structure (400) of any shape or configuration, which additionally includes other elements or structures (radii (600), projecting structural arms (12), flotation elements (500),... .), dedicated to any function (accommodation, industrial or recreational facilities, support for windmills, etc.), equipped with the anchoring system proposed here.
Agentes externos: son el viento, las corrientes marinas, las olas, movimientos de carga internos o cualquier elemento exterior a la plataforma flotante (100) que intente alejarla de su posición de proyecto o intente que tenga movimientos de cabeceo o de balance. External agents: they are the wind, sea currents, waves, internal load movements or any element external to the floating platform (100) that tries to move it away from its projected position or tries to make it have pitching or rolling movements.
Tensión del cable o línea de fondeo (200): fuerza de tracción a la que está sometida el cable o línea de fondeo (200) (por su naturaleza flexible, el cable no puede estar sometido a fuerzas de compresión). Tension of the anchoring cable or line (200): tensile force to which the anchoring cable or line (200) is subjected (due to its flexible nature, the cable cannot be subjected to compression forces).
Contrapeso (1) central: es un casco totalmente sumergido, de densidad media superior a 1 ,2 kg/dm3, que mantiene tensadas las líneas de fondeo (200) que se conectan a él. En instalaciones simples hay sólo un contrapeso (1) situado en el eje central (300) de la plataforma flotante (100), pero puede haber varios contrapesos (1) o estar situados debajo de otros puntos de la plataforma flotante (100). Central counterweight (1): it is a totally submerged hull, with an average density greater than 1.2 kg/dm 3 , which keeps the anchoring lines (200) that connect to it taut. In simple installations there is only one counterweight (1) located in the central axis (300) of the floating platform (100), but there may be several counterweights (1) or be located below other points of the floating platform (100).
Bloque de fondeo o peso de fondo (4): Es un peso (grande) apoyado en el fondo marino (5), al que se sujetan los cables o líneas de fondeo (200) del sistema de fondeo. En otras instalaciones convencionales, equivale al ancla, a los ‘muertos’ que mantienen en su
posición boyas u otros elementos marinos o a cualquier otro tipo de anclaje mediante pilotes. Anchoring block or bottom weight (4): It is a (large) weight resting on the seabed (5), to which the anchoring cables or lines (200) of the anchoring system are attached. In other conventional installations, it is equivalent to the anchor, to the 'dead' that they keep in their position buoys or other marine elements or any other type of anchoring by means of piles.
Cable de fondeo o línea de fondeo (200): es un cable, cadena o amarra de cualquier tipo que mantiene a la plataforma flotante (100) unida al peso de fondo (4), evitando que la plataforma flotante (100) sea arrastrada por agentes externos. Cada línea de fondeo (200) está compuesta de los siguientes elementos: Anchor cable or anchor line (200): is a cable, chain or mooring of any type that keeps the floating platform (100) attached to the bottom weight (4), preventing the floating platform (100) from being dragged by external agents. Each funding line (200) is made up of the following elements:
- Tramo de fondo (8) es la parte de la línea de fondeo (200) que une el peso de fondo (4) con el primer medio de fijación rotativo (3) (o polea externa) de la línea de fondeo (200). En la mayoría de las aplicaciones, cuando están en la condición de proyecto el tramo de fondo (8) es totalmente vertical, aunque en casos especiales puede ser ligeramente divergente. En algunos casos puede ser de una sola pieza hasta el fondo marino (5); en otros casos, el tramo de fondo (8) está partido o dividido en una primera porción (porción inferior) y una segunda porción (porción superior), y ambas porciones (superior e inferior) están unidas entre sí mediante una boya (9) intermedia. - Bottom section (8) is the part of the anchoring line (200) that joins the bottom weight (4) with the first rotating fixing means (3) (or external pulley) of the anchoring line (200) . In most applications, when they are in the design condition, the bottom section (8) is completely vertical, although in special cases it may be slightly divergent. In some cases it can be in one piece down to the seabed (5); in other cases, the bottom section (8) is split or divided into a first portion (lower portion) and a second portion (upper portion), and both portions (upper and lower) are joined together by a buoy (9). intermediate.
- Tramo intermedio (7): es la parte de la línea de fondeo (200) que une la polea exterior (el primer medio de fijación rotativo (3)) con la polea o poleas interiores (el segundo medio de fijación rotativo (2c) y, eventualmente, el tercer medio de fijación rotativo (2d)) que sujetan el cable; puede ser horizontal o puede tener una ligera pendiente (si las poleas no están a la misma altura). - Intermediate section (7): it is the part of the anchoring line (200) that joins the outer pulley (the first rotating fixing means (3)) with the inner pulley or pulleys (the second rotating fixing means (2c) and, possibly, the third rotary fixing means (2d)) that hold the cable; it can be horizontal or it can have a slight slope (if the pulleys are not at the same height).
Más concretamente, como se verá más adelante, la línea de fondeo (200) comprende una sublínea cruzada (200c) y una sublínea directa (200d). El tramo intermedio (7) es la parte de la sublínea cruzada (200c) de la línea de fondeo (200) que une el primer medio de fijación rotativo (3) (o polea externa) con el segundo medio de fijación rotativo (2c) (o polea interna). More specifically, as will be seen later, the anchor line (200) comprises a crossed subline (200c) and a direct subline (200d). The intermediate section (7) is the part of the crossed subline (200c) of the anchoring line (200) that joins the first rotary fixing means (3) (or external pulley) with the second rotary fixing means (2c) (or internal pulley).
Por otra parte, en caso de existir un tercer medio de fijación rotativo (2d) (o polea interna), se denomina también tramo intermedio (7) a la parte de la sublínea
directa (200d) de la línea de fondeo (200) que une el primer medio de fijación rotativo (3) con el tercer medio de fijación rotativo (2d). On the other hand, if there is a third rotating fixing means (2d) (or internal pulley), the part of the subline is also called the intermediate section (7). direct line (200d) of the anchoring line (200) that joins the first rotary fixing means (3) with the third rotary fixing means (2d).
Tramo central (6): es la parte de la línea de fondeo (200) que une la polea interior (o cada una de las poleas interiores) con el contrapeso (1) central. Central section (6): is the part of the anchoring line (200) that joins the inner pulley (or each one of the inner pulleys) with the central counterweight (1).
- Boya (9) intermedia: es un elemento opcional, que se puede intercalar en el tramo de fondo (8) de cada línea de fondeo (200). La boya (9) está unida al fondo marino (5) mediante un cable (una primera porción del tramo de fondo (8) de la línea de fondeo (200)). La primera porción del tramo de fondo (8) puede comprender uno o varios cables o cadenas en paralelo. La ventaja de utilizar esta boya (9) es que se puede preinstalar cuando se acondiciona el terreno y se colocan los pesos de fondo (4), nivelándola a la altura correcta para que luego, al instalar la plataforma flotante (100), sólo haya que conectar las líneas de fondeo (200) (la segunda porción del tramo de fondo (8) de cada línea de fondeo (200)) a la boya (9), que vienen preparados con su longitud correcta, acelerando sensiblemente el proceso de instalación de la plataforma flotante (100). - Intermediate buoy (9): it is an optional element, which can be inserted in the bottom section (8) of each anchoring line (200). The buoy (9) is connected to the seabed (5) by means of a cable (a first portion of the bottom section (8) of the anchoring line (200)). The first portion of the bottom section (8) can comprise one or more cables or chains in parallel. The advantage of using this buoy (9) is that it can be pre-installed when the ground is conditioned and the bottom weights (4) are placed, leveling it at the correct height so that later, when installing the floating platform (100), there is only to connect the anchoring lines (200) (the second portion of the bottom section (8) of each anchoring line (200)) to the buoy (9), which are prepared with their correct length, significantly speeding up the installation process of the floating platform (100).
- Eje central (300) del sistema de fondeo: un eje vertical que pasa por el centro de gravedad del contrapeso (1) en su posición de reposo (o de proyecto). De manera preferente, este eje central (300) constituye un eje central (300) de simetría de la plataforma flotante (100). - Central axis (300) of the anchoring system: a vertical axis that passes through the center of gravity of the counterweight (1) in its rest (or project) position. Preferably, this central axis (300) constitutes a central axis (300) of symmetry of the floating platform (100).
- Sublínea de fondeo (genérica): es la unidad básica del sistema de fondeo, está compuesta por los siguientes elementos: o Un peso de fondeo (o peso de fondo (4)) apoyado en el fondo marino (5) (que puede ser compartido por varias sublíneas de fondeo);
Un primer medio de fijación rotativo (3) (o polea externa o exterior): sujeta a la plataforma flotante (100) de forma fija o parcialmente flexible (o giratoria/basculante), cerca de la vertical del peso de fondo (4); Una o dos poleas interiores o internas (2) (un segundo medio de fijación rotativo (2c) y, opcionalmente, un tercer medio de fijación rotativo (2d)): sujeta/s a la plataforma flotante (100) de forma fija o parcialmente flexible (o giratoria/basculante), en algún punto de la estructura de la plataforma flotante (100). A pesar de su nombre, se encuentran a cierta distancia del eje central (300) de la plataforma flotante (100); La parte correspondiente del contrapeso (1) central (varios cables deben compartir obligatoriamente el mismo contrapeso (1)); Un cable que une todos estos elementos, compuesto por los tramos definidos anteriormente (tramo central (6), tramo intermedio (7) y tramo de fondo (8)); Opcionalmente puede haber una boya (9) intermedia intercalada en el tramo de fondo (8); Opcionalmente puede haber algunas poleas intermedias (medios de guiado rotativo (11 )), que sirven de apoyo al tramo intermedio (7) del cable de las sublíneas de fondeo, o que ayudan a orientar el cable por el camino más adecuado. - Anchoring subline (generic): it is the basic unit of the anchoring system, it is made up of the following elements: o An anchoring weight (or bottom weight (4)) resting on the seabed (5) (which can be shared by various funding sublines); A first rotating fixing means (3) (or external or external pulley): fixed to the floating platform (100) in a fixed or partially flexible way (or rotating/tilting), close to the vertical of the bottom weight (4); One or two inner or internal pulleys (2) (a second rotating fixing means (2c) and, optionally, a third rotating fixing means (2d)): holds the floating platform (100) in a fixed or partially flexible way (or swivel/tilt), at some point in the structure of the floating platform (100). Despite their name, they are located some distance from the central axis (300) of the floating platform (100); The corresponding part of the central counterweight (1) (several cables must necessarily share the same counterweight (1)); A cable that joins all these elements, made up of the previously defined sections (central section (6), intermediate section (7) and bottom section (8)); Optionally there can be an intermediate buoy (9) inserted in the bottom section (8); Optionally, there may be some intermediate pulleys (rotary guide means (11)), which serve as support for the intermediate section (7) of the cable of the sub-mooring lines, or which help guide the cable along the most appropriate path.
Algunas de las poleas descritas anteriormente pueden ser auto orientables, para que se adapten a las variaciones de dirección que sufren el tramo central (6) y el tramo de fondo (8), debidas a los movimientos de la plataforma flotante (100).
- Brazos estructurales salientes (12): en plataformas flotantes (100) en que las poleas externas (primeros medios de fijación rotativos (3)) están más alejadas del contrapeso (1) central que el perímetro de la estructura principal (400) de la plataforma flotante (100), estos brazos estructurales salientes (12) son extensiones del casco con forma de ménsula (o cualquier otro tipo de estructura), que sirven para sujetar las poleas externas (primeros medios de fijación rotativos (3)), poleas interiores (2) (segundos medios de fijación rotativos (2c) y, opcionalmente, terceros medios de fijación rotativos (2d)), o poleas intermedias (medios de guiado rotativos (11)). Some of the pulleys described above can be self-orienting, so that they adapt to the variations in direction suffered by the central section (6) and the bottom section (8), due to the movements of the floating platform (100). - Outgoing structural arms (12): on floating platforms (100) in which the external pulleys (first rotating fixing means (3)) are further away from the central counterweight (1) than the perimeter of the main structure (400) of the floating platform (100), these protruding structural arms (12) are bracket-shaped extensions of the hull (or any other type of structure), which serve to hold the external pulleys (first rotating fixing means (3)), internal pulleys (2) (second rotary fixing means (2c) and, optionally, third rotary fixing means (2d)), or intermediate pulleys (rotary guide means (11)).
- Sublínea cruzada (200c): Es una sublínea de fondeo en la que la polea interior (segundo medio de fijación rotativo (2c)) está más allá del eje central (300) de la plataforma flotante (100), casi diametralmente opuesta a la polea exterior correspondiente. - Crossed subline (200c): It is a anchoring subline in which the inner pulley (second rotating fixing means (2c)) is beyond the central axis (300) of the floating platform (100), almost diametrically opposite to the corresponding outer pulley.
- Sublínea directa (200d): Es una sublínea de fondeo en la que la polea interior (tercer medio de fijación rotativo (2d)), está muy próxima a la polea externa (primer medio de fijación rotativo (3)). No obstante, también cabe la posibilidad de que la sublínea directa (200d) carezca de polea interior (tercer medio de fijación rotativo (2d)); en este caso, el cable se dirige desde la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) directamente al contrapeso (1 ). - Direct subline (200d): It is a anchoring subline in which the inner pulley (third rotating fixing means (2d)) is very close to the outer pulley (first rotating fixing means (3)). However, it is also possible that the direct subline (200d) lacks an internal pulley (third rotary fixing means (2d)); in this case, the cable is directed from the outer pulley (first rotary fixing means (3)) directly to the counterweight (1).
Se denomina línea de fondeo (200) completa al conjunto de dos sublíneas de fondeo (una sublínea directa (200d) y otra sublínea cruzada (200c)), que comparten el mismo peso de fondo (4), una parte del tramo de fondo (8) de los cables de fondeo y la parte correspondiente del contrapeso (1) central. Sus poleas externas o exteriores (primeros medios de fijación rotativos (3)) están muy próximas entre sí, en general son paralelas con el mismo eje de giro. En plataformas que usan brazos estructurales salientes (12), estas poleas exteriores cuelgan del extremo del mismo brazo estructural saliente (12). En lugar de dos poleas exteriores, puede comprender una única polea exterior con al menos dos roldanas (una roldana para la sublínea directa (200d) y otra roldana para la sublínea cruzada (200c)).
- Línea de bloqueo: es una línea de fondeo (200) genérica (tal como se ha descrito anteriormente), encargada de mantener la verticalidad de la plataforma flotante (100). Sus elementos son de gran tamaño, pues pueden estar sometidas a grandes tensiones en su cable de fondeo, especialmente en las plataformas flotantes (100) que sirven de soporte de aerogeneradores. The complete anchoring line (200) is the set of two anchoring sublines (a direct subline (200d) and another crossed subline (200c)), which share the same bottom weight (4), a part of the bottom section ( 8) of the anchoring cables and the corresponding part of the central counterweight (1). Its external or external pulleys (first rotating fixing means (3)) are very close to each other, they are generally parallel with the same axis of rotation. On platforms that use projecting structural arms (12), these outer pulleys hang from the end of the projecting structural arm (12) itself. Instead of two outer pulleys, it can comprise a single outer pulley with at least two sheaves (one sheave for the direct subline (200d) and another sheave for the crossed subline (200c)). - Blocking line: it is a generic anchoring line (200) (as previously described), in charge of maintaining the verticality of the floating platform (100). Its elements are large, as they can be subjected to great tensions in their anchoring cable, especially in the floating platforms (100) that serve as support for wind turbines.
Línea amortiguadora: es una línea de fondeo (200) con algunas variaciones: o Una de sus poleas (la interior o la exterior indistintamente) está unida con un generador eléctrico a través de un engranaje multiplicador (o a un motor hidráulico que mueve un generador), que permite captar la energía del movimiento de la plataforma flotante (100); o El tramo central (6) del cable de fondeo tiene una parte más elástica (que funciona como un muelle), para que absorba las variaciones de longitud respecto a las líneas de bloqueo; o La tensión del cable está limitada por las características eléctricas del generador y es mucho menor que la tensión de las líneas de bloqueo; o El tamaño de sus elementos (diámetro del cable, poleas, soportes...) también es menor, debido a las menores tensiones a que está sometido su cable. De hecho, pueden ser de otros materiales menos resistentes que las líneas de bloqueo. Damping line: it is a mooring line (200) with some variations: o One of its pulleys (indistinctly the inner or the outer) is connected to an electric generator through a multiplier gear (or to a hydraulic motor that moves a generator) , which allows capturing the energy of the movement of the floating platform (100); o The central section (6) of the anchoring cable has a more elastic part (which works like a spring), so that it absorbs the variations in length with respect to the blocking lines; o The voltage of the cable is limited by the electrical characteristics of the generator and is much lower than the voltage of the blocking lines; o The size of its elements (cable diameter, pulleys, supports...) is also smaller, due to the lower stresses to which its cable is subjected. In fact, they may be made of other materials that are less resistant than the blocking lines.
Línea de fondeo (200) paralela: Es una línea de fondeo (200) en la que su tramo de fondo (8) es vertical (en su posición de reposo), tal como aparece representado en las Figuras 1 a 6; todos los tramos de fondo (8) se mantienen paralelos aunque la plataforma se mueva.
- Línea de fondeo (200) divergente: Es una línea de fondeo (200) en la que su tramo de fondo (8) (el que se sujeta en el fondo marino (5)) no es vertical, sino que está inclinada hacia fuera (formando un ángulo (A) con la vertical), es decir, el extremo Inferior de la línea de fondeo (200) está más lejos del contrapeso (1) central que la polea exterior (Figura 7). Parallel anchoring line (200): It is an anchoring line (200) in which its bottom section (8) is vertical (in its rest position), as shown in Figures 1 to 6; all the bottom sections (8) remain parallel even if the platform moves. - Divergent anchoring line (200): It is an anchoring line (200) in which its bottom section (8) (the one that is attached to the seabed (5)) is not vertical, but is inclined outwards (forming an angle (A) with the vertical), that is, the lower end of the anchoring line (200) is further from the central counterweight (1) than the outer pulley (Figure 7).
- Grupo de líneas de fondeo (200): Es el conjunto de varias líneas de fondeo (200) (de bloqueo o amortiguadoras) que comparten un contrapeso (1) central común. La disposición resultante es obligatoriamente radial, aunque cada rama puede tener diferente tamaño (distancia entre el eje de la línea central y la polea exterior). Todas las poleas interiores del grupo, tienen que estar a la misma distancia del eje central (300) de la plataforma flotante (100) (que coincide con la vertical del contrapeso (1)). - Group of mooring lines (200): It is the set of several mooring lines (200) (blocking or damping) that share a common central counterweight (1). The resulting layout is necessarily radial, although each branch can have a different size (distance between the center line axis and the outer pulley). All the internal pulleys of the group must be at the same distance from the central axis (300) of the floating platform (100) (which coincides with the vertical of the counterweight (1)).
Las plataformas flotantes (100) con geometrías muy alargadas pueden tener instalados varios grupos de líneas de fondeo (200) actuando sobre el mismo contrapeso (1) (las líneas centrales de cada grupo de líneas de fondeo (200) se sujetan a puntos diferentes del contrapeso (1), que también es alargado). Floating platforms (100) with very elongated geometries can have several groups of anchoring lines (200) installed acting on the same counterweight (1) (the central lines of each group of anchoring lines (200) are attached to different points on the counterweight (1), which is also elongated).
En plataformas flotantes (100) especialmente grandes, puede haber varios grupos de líneas de fondeo (200), cada grupo con su contrapeso (1 ) correspondiente. In especially large floating platforms (100), there may be several groups of anchoring lines (200), each group with its corresponding counterweight (1).
En todas las realizaciones preferentes mostradas en las Figuras, el sistema de fondeo tiene sólo un grupo de líneas de fondeo (y por tanto un solo contrapeso (1)). In all the preferred embodiments shown in the Figures, the anchoring system has only one group of anchoring lines (and therefore a single counterweight (1)).
- Plataforma SLP (Soft Leg Platform): es una plataforma flotante (100) en la que se ha instalado el sistema de fondeo propuesto en esta solicitud de patente. En cada línea de fondeo (200) completa hay dos sublíneas de fondeo (200d, 200c), cuyas poleas interiores (segundo medio de fijación rotativo (2c) y tercer medio de fijación rotativo (2d)) están a la misma distancia del eje central (300) de la plataforma flotante (100). Cada línea de fondeo (200) está compuesta de una sublínea directa (200d) y una sublínea cruzada (200c), cuyas poleas interiores
(segundo medio de fijación rotativo (2c) y tercer medio de fijación rotativo (2d)) están situadas simétricamente respecto al eje central (300) vertical que pasa por el contrapeso (1) central, tal como se puede ver en las Figuras 8 y 9. - SLP Platform (Soft Leg Platform): it is a floating platform (100) in which the anchoring system proposed in this patent application has been installed. In each complete mooring line (200) there are two sub-mooring lines (200d, 200c), whose inner pulleys (second rotating fixing means (2c) and third rotating fixing means (2d)) are at the same distance from the central axis. (300) of the floating platform (100). Each anchoring line (200) is made up of a direct subline (200d) and a crossed subline (200c), whose inner pulleys (second rotary fixing means (2c) and third rotary fixing means (2d)) are located symmetrically with respect to the vertical central axis (300) that passes through the central counterweight (1), as can be seen in Figures 8 and 9.
Pozo Central (opcional, no representado en las Figuras): es un hueco que atraviesa verticalmente toda la plataforma flotante (100), justo debajo de las poleas interiores, para el paso del péndulo (cables del tramo central (6) y contrapeso (1)); si las poleas Interiores están muy separadas de la vertical del contrapeso (1) central, el pozo central es innecesario. Central Well (optional, not represented in the Figures): it is a hole that vertically crosses the entire floating platform (100), just below the interior pulleys, for the passage of the pendulum (cables of the central section (6) and counterweight (1 )); If the Inner pulleys are too far apart from the vertical of the central counterweight (1), the central well is unnecessary.
La mayoría de los elementos que componen el sistema propuesto se han descrito anteriormente. Hay otros elementos opcionales que pueden ayudar al correcto funcionamiento de los elementos principales y otros elementos que pueden ayudar a la ¡mplementaclón real en una plataforma dada. Most of the elements that make up the proposed system have been described above. There are other optional elements that can help the correct functioning of the main elements and other elements that can help the actual implementation on a given platform.
La configuración más simple está compuesta por cuatro líneas de fondeo (200) de bloqueo, cada una de las cuales está compuesta por dos sublíneas (una directa (200d) y otra cruzada (200c)), cada una de las cuales incluye: The simplest configuration is made up of four blocking anchoring lines (200), each of which is made up of two sublines (one direct (200d) and the other crossed (200c)), each of which includes:
Un peso de fondo (4) apoyado en el fondo marino (5); A bottom weight (4) resting on the seabed (5);
- Dos poleas o medios de fijación rotativos (2, 3): una polea exterior (o primer medio de fijación rotativo (3)) y otra polea interior (segundo medio de fijación rotativo (2c)); opcionalmente, puede haber una segunda polea interior (o tercer medio de fijación rotativo (2d)) para la sublínea directa (200d) de cada línea de fondeo (200); - Two pulleys or rotary fixing means (2, 3): an outer pulley (or first rotary fixing means (3)) and another inner pulley (second rotary fixing means (2c)); optionally, there can be a second inner pulley (or third rotary fixing means (2d)) for the direct subline (200d) of each anchoring line (200);
Un contrapeso (1) central, común a las cuatro líneas de fondeo (200);
- Un cable (en cada sublínea) que une el peso de fondo (4) con el contrapeso (1) central, pasando por la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) y la polea interior (segundo medio de fijación rotativo (2c) o tercer medio de fijación rotativo (2d)), definiendo tres tramos (6, 7, 8) en aquellas sublíneas (200c, 200d) que posean poleas interiores: o El tramo central (6) del cable de fondeo, que une la polea interior (segundo medio de fijación rotativo (2c) o tercer medio de fijación rotativo (2d)) con el contrapeso (1) central. Su longitud depende de la posición vertical del contrapeso (1 ) central. Opcionalmente la parte del cable más próxima al contrapeso (1) central se ha denominado tramo de ajuste del cable de fondeo y se puede utilizar para ajustar la longitud total del cable a las irregularidades del lecho o fondo marino (5) en el punto donde se vaya a colocar la plataforma flotante (100); o El tramo intermedio (7) del cable de fondeo, que une la polea interior (segundo medio de fijación rotativo (2c) o tercer medio de fijación rotativo (2d)) con la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)), por su naturaleza tiene una longitud constante; o Un tramo de fondo (8) del cable de fondeo, que une la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) con el peso de fondo (4). Su longitud depende de la posición geográfica de la plataforma (es decir de la profundidad del fondo marino (5)). Opcionalmente, este tramo de fondo (8) puede estar dividido en dos partes o porciones que se unen a una boya (9) intermedia. De esta forma se facilitan las operaciones de instalación y mantenimiento de los cables. A central counterweight (1), common to the four anchoring lines (200); - A cable (in each subline) that joins the bottom weight (4) with the central counterweight (1), passing through the outer pulley (first rotating fixing means (3)) and the inner pulley (second rotating fixing means (2c) or third rotating fixing means (2d)), defining three sections (6, 7, 8) in those sublines (200c, 200d) that have internal pulleys: o The central section (6) of the anchoring cable, which joins the inner pulley (second rotary fixing means (2c) or third rotary fixing means (2d)) with the central counterweight (1). Its length depends on the vertical position of the central counterweight (1). Optionally, the part of the cable closest to the central counterweight (1) has been called the adjustment section of the anchoring cable and can be used to adjust the total length of the cable to the irregularities of the sea bed or bottom (5) at the point where it is attached. go to place the floating platform (100); o The intermediate section (7) of the anchoring cable, which joins the inner pulley (second rotating fixing means (2c) or third rotating fixing means (2d)) with the outer pulley (first rotating fixing means (3)) , by its nature it has a constant length; o A bottom section (8) of the anchoring cable, which joins the outer pulley (first rotary fixing means (3)) with the bottom weight (4). Its length depends on the geographical position of the platform (ie the depth of the seabed (5)). Optionally, this bottom section (8) can be divided into two parts or portions that are attached to an intermediate buoy (9). In this way, cable installation and maintenance operations are facilitated.
Puesto que los tres tramos (6, 7, 8) son parte del mismo cable, la suma de sus longitudes es constante. La misión de estos elementos es impedir el movimiento de balance y cabeceo de la plataforma flotante (100), permitiendo que se pueda mover horizontal o verticalmente.
Si la plataforma flotante (100) se mueve verticalmente una altura V, el contrapeso se mueve verticalmente una altura 2V, pero las fuerzas sobre la plataforma flotante (100) apenas si se alteran. Since all three spans (6, 7, 8) are part of the same cable, the sum of their lengths is constant. The mission of these elements is to prevent the rolling and pitching movement of the floating platform (100), allowing it to be moved horizontally or vertically. If the floating platform (100) moves vertically a height V, the counterweight moves vertically a height 2V, but the forces on the floating platform (100) are hardly changed.
Si la plataforma flotante (100) se mueve horizontalmente una cantidad H, las líneas de fondeo (200) generan una fuerza horizontal opuesta que tiende a devolver la plataforma flotante (100) a su posición original. Las fuerzas verticales sobre la plataforma flotante (100) apenas varían. El contrapeso (1) se mueve ligeramente hacia arriba. If the floating platform (100) moves horizontally by an amount H, the anchoring lines (200) generate an opposing horizontal force that tends to return the floating platform (100) to its original position. The vertical forces on the floating platform (100) hardly vary. The counterweight (1) moves slightly up.
Si se aplica un momento flector que intenta hacer que la plataforma flotante (100) gire en el sentido del cabeceo, las tensiones de los cables de las líneas de fondeo (200) varían para compensarlo e impedir el giro; si ese momento flector aumenta lo suficiente, una de las líneas de fondeo (200) se destensará y la plataforma flotante (100) queda sujeta sólo por las demás líneas de fondeo (200). En general el casco o estructura central (400) de la plataforma flotante (100) comenzará a sumergirse levemente. If a bending moment is applied that attempts to make the floating platform (100) rotate in the pitching direction, the tensions in the mooring lines cables (200) vary to compensate and prevent rotation; If this bending moment increases sufficiently, one of the anchoring lines (200) will loosen and the floating platform (100) is only supported by the other anchoring lines (200). In general, the hull or central structure (400) of the floating platform (100) will begin to submerge slightly.
Cuando se hayan destensado todas las líneas de fondeo (200) menos una, posiblemente se iniciará el vuelco de la plataforma flotante (100). Ese vuelco será reversible o irreversible según sea la geometría particular de todo el conjunto. When all the anchoring lines (200) except one have been released, the floating platform (100) will possibly begin to capsize. This overturning will be reversible or irreversible depending on the particular geometry of the entire set.
El fundamento teórico de la invención se basa en una construcción geométrica, tal como se puede ver en la Figura 2. The theoretical foundation of the invention is based on a geometric construction, as can be seen in Figure 2.
Cada cable de fondeo puede considerarse casi inextensible. Si lo suponemos formado por tres tramos con longitudes: T6 (longitud del tramo central), T7 (longitud del tramo intermedio) y T8 (longitud del tramo de fondo), la suma de longitudes (T6, T7, T8) de los tres tramos (6, 7, 8) es constante: T6 + T7 + T8 = constante. Each anchor cable can be considered almost inextensible. If we suppose it to be made up of three sections with lengths: T6 (length of the central section), T7 (length of the intermediate section) and T8 (length of the background section), the sum of the lengths (T6, T7, T8) of the three sections (6, 7, 8) is constant: T6 + T7 + T8 = constant.
Puesto que el tramo intermedio (7) no varía de longitud, también se cumple que: T6 + T8 = constante.
La plataforma flotante (100), tiene dos líneas de fondeo (200) (si se supone el movimiento plano, si se plantea tridimensional habría al menos cuatro líneas de fondeo (200), cruzadas dos a dos, pero el resultado es el mismo). Si comparamos las longitudes de los tramos en dos posiciones distintas de la plataforma: Since the intermediate section (7) does not vary in length, it is also true that: T6 + T8 = constant. The floating platform (100) has two anchoring lines (200) (if the movement is assumed to be flat, if it is considered three-dimensional there would be at least four anchoring lines (200), crossed two by two, but the result is the same) . If we compare the lengths of the sections in two different positions of the platform:
Condición de proyecto: tiene dos líneas (P y Q), cada una con sus tres tramos citados; Project condition: it has two lines (P and Q), each one with its three aforementioned sections;
- Otra posición cualquiera: las líneas se transforman en (R y S). - Any other position: the lines become (R and S).
Puesto que cada línea (P, Q, R, S) mantiene su longitud: Since each line (P, Q, R, S) maintains its length:
T6(P) + T8(P) = T6(R) + T8(R) y T6(Q) + T8(Q) = T6(S) + T8(S) T6(P) + T8(P) = T6(R) + T8(R) and T6(Q) + T8(Q) = T6(S) + T8(S)
Puesto que T6(P) = T6(Q) y T6(R) = T6(S) (representan la misma medida). Since T6(P) = T6(Q) and T6(R) = T6(S) (represent the same measure).
Si partimos de dos líneas simétricas, es decir T8(P) = T8(Q), entonces T8(R) = T8(S) If we start from two symmetrical lines, that is, T8(P) = T8(Q), then T8(R) = T8(S)
Es decir las dos poleas exteriores (primeros medios de fijación rotativos (3)) y los dos pesos de fondo (4) forman un cuadrilátero “articulado” en que sus lados opuestos son iguales y por tanto el lado superior se mantiene siempre paralelo al lado inferior, independientemente de la posición del centro de la plataforma flotante (100). In other words, the two outer pulleys (first rotating fixing means (3)) and the two bottom weights (4) form an "articulated" quadrilateral in which their opposite sides are equal and therefore the upper side is always parallel to the upper side. bottom, regardless of the position of the center of the floating platform (100).
Para bloquear el giro de la plataforma flotante (100) en un plano, son suficientes dos líneas de fondeo (200), tal como se ven en las Figuras 1 ó 2. Por ejemplo, si se quiere evitar el ángulo de cabeceo, se necesitan dos líneas de fondeo (200) en un plano longitudinal, con una polea exterior en proa y otra exterior en popa, con las dos poleas interiores entre ellas (no es necesario que los tramos intermedios del cable de fondeo sean iguales). Si se quiere
evitar el ángulo de balance, las dos líneas de fondeo (200) deben estar en un plano transversal a las olas. To block the rotation of the floating platform (100) in one plane, two anchoring lines (200) are sufficient, as seen in Figures 1 or 2. For example, if you want to avoid the pitch angle, you need two anchoring lines (200) in a longitudinal plane, with an outer pulley at the bow and an outer pulley at the stern, with the two inner pulleys between them (it is not necessary that the intermediate sections of the anchoring cable are equal). if you want To avoid the angle of roll, the two anchoring lines (200) must be in a transverse plane to the waves.
En las Figuras 4 y 5 se puede ver un esquema de una línea de fondeo (200) completa formada por una sublínea directa (200d) y una sublínea cruzada (200c), que representan las posiciones de la plataforma flotante (100) en su condición de proyecto (Figura 4) y en otra posición cualquiera (Figura 5). Figures 4 and 5 show a diagram of a complete anchoring line (200) made up of a direct subline (200d) and a crossed subline (200c), which represent the positions of the floating platform (100) in its condition. project (Figure 4) and in any other position (Figure 5).
Las dos poleas interiores (2d: directa y 2c: cruzada) están a la misma distancia del eje central (300) de la plataforma flotante (100) (en realidad los ejes de las poleas están a distancias diferentes, pero de forma que los tramos centrales (7) parezcan provenir de puntos simétricos: el punto de contacto del cable con la polea). En la condición de proyecto (Figura 4), las longitudes de las dos sublíneas (200c, 200d) son diferentes, pero son tales que los tramos centrales (6d, 6d) son iguales, de forma que el contrapeso (1) central está situado en correspondencia con el eje central (300) de la plataforma flotante (100). The two inner pulleys (2d: direct and 2c: crossed) are at the same distance from the central axis (300) of the floating platform (100) (actually the axes of the pulleys are at different distances, but so that the sections (7) seem to come from symmetrical points: the point of contact of the cable with the pulley). In the design condition (Figure 4), the lengths of the two sublines (200c, 200d) are different, but they are such that the central sections (6d, 6d) are equal, so that the central counterweight (1) is located in correspondence with the central axis (300) of the floating platform (100).
Cuando se mueve la plataforma flotante (100) (Figura 5), los tramos de fondo (8d y 8c) cambian de longitud, pero siguen siendo iguales entre sí. Los tramos intermedios (7d y 7c) no varían de longitud (las poleas se mueven rígidamente con la plataforma). Puesto que la longitud total de cada sublínea (200c, 200d) no varía, los tramos centrales (6d y 6c) también varían de longitud, pero se mantienen iguales entre sí, es decir el contrapeso (1 ) central se mueve verticalmente, pero se mantiene situado en correspondencia con el eje central (300) de la plataforma flotante (100). De esta forma se elimina totalmente el movimiento pendular que podía tener el contrapeso (1) en la versión original del sistema de fondeo. When the floating platform (100) (Figure 5) is moved, the bottom sections (8d and 8c) change in length, but remain equal to each other. The intermediate sections (7d and 7c) do not vary in length (the pulleys move rigidly with the platform). Since the total length of each subline (200c, 200d) does not vary, the central sections (6d and 6c) also vary in length, but remain equal to each other, that is, the central counterweight (1) moves vertically, but is It is kept located in correspondence with the central axis (300) of the floating platform (100). In this way, the pendulum movement that the counterweight (1) could have in the original version of the anchoring system is totally eliminated.
Cuando se combinan dos líneas de fondeo (200) completas (cada una de ellas con sublínea directas (200d) y cruzada (200c)), aplicando el mismo razonamiento que cuando las líneas son centrales (en plataformas del estado de la técnica con pozo central por el que pasan las líneas centrales), los tramos de fondo (8) de cada línea de fondeo (200) completa se mantienen iguales entre sí, sea cual sea la posición de la plataforma flotante (100). En este sentido el sistema de fondeo (con sublíneas directas (200d) y cruzadas (200c)) se comporta como si todas las sublíneas fuesen centrales.
El esquema de funcionamiento del sistema con sublíneas directas (200d) y cruzadas (200c), se puede ver en la Figura 3. Si tuviese sólo sublíneas centrales sería el mismo esquema, con el ángulo (B) entre los tramos centrales (6) nulo (es decir serían verticales). When two complete mooring lines (200) are combined (each with a direct (200d) and crossed (200c) subline), applying the same reasoning as when the lines are central (in state-of-the-art platforms with a central well through which the central lines pass), the bottom sections (8) of each complete anchoring line (200) remain equal to each other, regardless of the position of the floating platform (100). In this sense, the anchoring system (with direct (200d) and crossed (200c) sublines) behaves as if all the sublines were central. The operating scheme of the system with direct (200d) and crossed (200c) sublines can be seen in Figure 3. If it had only central sublines it would be the same scheme, with the angle (B) between the central sections (6) null (ie they would be vertical).
Cuando los agentes externos (vientos, olas o corrientes marinas) actúan sobre la plataforma flotante (100), generan un momento flector (Mf) y una fuerza (Fx) que empuja a la plataforma flotante (100) hasta la posición que se ve en la Figura. When external agents (winds, waves or sea currents) act on the floating platform (100), they generate a bending moment (Mf) and a force (Fx) that pushes the floating platform (100) to the position seen in the figure.
Por otro lado, el contrapeso (1) central tiene un peso neto (peso en seco menos empuje hidrostático) que tensa los dos cables de las líneas de fondeo (200) generando dos fuerzas, en barlovento (F1) y en sotavento (F2). Si se prescinde de las fuerzas de inercia debidas a los movimientos de la plataforma flotante (100) y del contrapeso (1), las fuerzas en los cables directos y cruzados en cada lado son iguales: On the other hand, the central counterweight (1) has a net weight (dry weight minus hydrostatic thrust) that tensions the two anchoring line cables (200) generating two forces, windward (F1) and leeward (F2). . Neglecting the inertial forces due to the movements of the floating platform (100) and the counterweight (1), the forces in the direct and crossed cables on each side are equal:
F1c = F1d = F1/2, y F2c = F2d = F2/2 F1c = F1d = F1/2, and F2c = F2d = F2/2
Por el equilibrio de fuerzas en el contrapeso se cumple que: By the balance of forces in the counterweight it is fulfilled that:
(F1 + F2) x Coseno (B) = P (F1 + F2) x Cosine (B) = P
Estas fuerzas se transmiten por el cable hasta los pesos de fondo (4). These forces are transmitted through the cable to the bottom weights (4).
Para que la plataforma flotante (100) esté en equilibrio, las dos fuerzas F1 y F2 aplicadas en los tramos de fondo (8) deben compensar totalmente el momento flector de los agentes externos (Mf). For the floating platform (100) to be in equilibrium, the two forces F1 and F2 applied in the bottom sections (8) must fully compensate the bending moment of the external agents (Mf).
(F1-F2) x Distancia poleas exteriores x coseno (a) = Mf
Puesto que los cables no trabajan a compresión, mientras F2 sea positiva, la plataforma flotante (100) mantendrá la horizontalidad, luego empezará a inclinarse hacia sotavento. (F1-F2) x External pulley distance x cosine (a) = Mf Since the cables do not work in compression, as long as F2 is positive, the floating platform (100) will maintain horizontality, then it will begin to tilt to the leeward.
Por otro lado, el equilibrio de las fuerzas horizontales impone que: On the other hand, the equilibrium of the horizontal forces imposes that:
FH = F1 x seno (a) + F2 x seno (a) = P x seno (a) / coseno (b)= Fx FH = F1 x sine (a) + F2 x sine (a) = P x sine (a) / cosine (b)= Fx
Según una variante del sistema de fondeo en donde las líneas de fondeo (200) son divergentes, se puede corregir el ángulo de cabeceo impuesto por fuerzas externas que actúan sobre la plataforma flotante (100). La elasticidad de las líneas de fondeo (200) hace que cuando la plataforma flotante (100) está sometida a fuerzas exteriores, los cables de barlovento se alarguen y los de sotavento se encojan, como consecuencia de estas deformaciones la plataforma flotante (100) adquiere un pequeño ángulo de cabeceo hacia sotavento. According to a variant of the anchoring system where the anchoring lines (200) are divergent, the pitch angle imposed by external forces acting on the floating platform (100) can be corrected. The elasticity of the mooring lines (200) means that when the floating platform (100) is subjected to external forces, the windward cables lengthen and the leeward cables shrink. As a result of these deformations, the floating platform (100) acquires a small pitch angle to leeward.
La variante indicada consiste en dar un ángulo a los tramos de fondo (8) de las líneas de fondeo (200), separando hacia afuera los puntos de anclaje de la vertical de las poleas exteriores (primeros medios de fijación rotativos (3)), tal como se puede ver en la Figura 7. The variant indicated consists of giving an angle to the bottom sections (8) of the anchoring lines (200), separating the anchoring points from the vertical of the external pulleys (first rotary fixing means (3)) outwards), as can be seen in Figure 7.
Cuando la plataforma flotante (100) se mueve horizontalmente arrastrada por el viento, la cubierta de la plataforma flotante (100) no se mantiene horizontal, sino que se gira hacia barlovento. Este ángulo de giro está relacionado geométricamente con el ángulo de los tramos de fondo (8) y con la profundidad del fondo marino (5), siendo aproximadamente proporcional a la magnitud del movimiento horizontal. Ajustando el ángulo de los tramos de fondo (8) de las líneas de fondeo (200), se puede anular exactamente el cabeceo de la plataforma flotante (100) debido a la elasticidad de las líneas de fondeo (200), sea cual sea la fuerza horizontal aplicada (hasta que se destense alguna de las líneas). When the floating platform (100) is moved horizontally by the wind, the deck of the floating platform (100) is not kept horizontal, but is turned to the windward. This turning angle is geometrically related to the angle of the bottom sections (8) and to the depth of the seabed (5), being approximately proportional to the magnitude of the horizontal movement. By adjusting the angle of the bottom sections (8) of the anchor lines (200), it is possible to exactly cancel the pitch of the floating platform (100) due to the elasticity of the anchor lines (200), whatever the applied horizontal force (until one of the lines is relaxed).
A continuación se proponen, a modo de ejemplo, tres alternativas para sujetar los cables del tramo de fondo (8) en el lecho o fondo marino (5). En todas ellas se pueden incluir unas
boyas (9) intermedias en los tramos de fondo (8) (situadas a una profundidad similar a la del contrapeso (1), en su posición de proyecto) unidas mediante cables o cadenas al anclaje en el fondo marino (5). Three alternatives are proposed below, by way of example, to fasten the cables of the bottom section (8) on the sea bed or bottom (5). All of them can include some intermediate buoys (9) in the bottom sections (8) (located at a depth similar to that of the counterweight (1), in its project position) attached by cables or chains to the anchorage on the seabed (5).
De esta manera, la instalación final es muy sencilla, ya que basta sujetar los cables en las boyas (9) y la plataforma flotante (100) queda totalmente operativa. In this way, the final installation is very simple, since it is enough to fasten the cables in the buoys (9) and the floating platform (100) is fully operational.
- Se puede usar un anillo de fondeo, por ejemplo uniendo todos los pesos de fondo (4) mediante una estructura rígida, que incluya unos puntos de sujeción para los cables en los lugares adecuados. Esta estructura incluye varios tanques de lastre, que ¡nicialmente están vacíos para que el conjunto tenga una flotabilidad ligeramente positiva. Esta estructura se traslada al parque eólico y se hunde en el lugar donde se desee Instalar la plataforma flotante (100). Esta operación no necesita una gran precisión, pues se tiene la seguridad de que los puntos de anclaje van a estar correctamente colocados, sea cual sea la posición en la que quede el anillo en el fondo marino (5). Cuando se coloque la plataforma flotante (100) en su lugar o emplazamiento de instalación, basta sujetar los cables en los anclajes y la plataforma flotante (100) queda operativa; - An anchoring ring can be used, for example by joining all the bottom weights (4) by means of a rigid structure, which includes fixing points for the cables in the appropriate places. This structure includes several ballast tanks, which are initially empty so that the whole has a slightly positive buoyancy. This structure is moved to the wind farm and sunk in the place where you want to install the floating platform (100). This operation does not require great precision, since it is certain that the anchoring points will be correctly placed, whatever the position in which the ring remains on the seabed (5). When the floating platform (100) is placed in its place or installation location, it is enough to hold the cables in the anchors and the floating platform (100) is operational;
- Se pueden emplear pilotes clavados en el fondo marino (5). Este sistema está copiado de las cimentaciones de las plataformas tipo TLP. Se prepara el fondo marino (5) y se clavan pilotes que incluyen los puntos de anclaje de las líneas de fondeo (200). La diferencia fundamental con el sistema TLP, es que las tensiones de tracción que deben soportar con el sistema de fondeo de la presente invención son mucho menores que en una plataforma TLP, de hecho, para una potencia instalada Igual, las tensiones son del orden de la quinta parte o menores. Esto hace que la preparación del fondeo sea mucho más económica y sencilla. - Piles driven into the seabed can be used (5). This system is copied from the foundations of the TLP-type platforms. The seabed (5) is prepared and piles are driven in, which include the anchoring points for the anchoring lines (200). The fundamental difference with the TLP system is that the traction stresses that must be supported with the anchoring system of the present invention are much lower than in a TLP platform, in fact, for an equal installed power, the stresses are of the order of one fifth or less. This makes anchoring preparation much cheaper and easier.
- Se pueden emplear pesos de fondo (4) situados previamente en el fondo marino (5). Debido a las bajas tensiones de los cables, se pueden utilizar pesos de fondo (4) individuales situados con precisión en el fondo marino (5), sobre una explanada preparada con antelación. Es una solución intermedia entre el anillo
de fondeo (que es una estructura muy grande pero sencilla de colocar) y el uso de pilotes (hay que preparar ligeramente el terreno y situar los pesos de fondo (4) con precisión). Comparación del sistema de fondeo de la presente invención con las plataformas TLP (Tensión Leg Platform): - Bottom weights (4) previously located on the seabed (5) can be used. Due to the low tensions of the cables, individual bottom weights (4) can be used precisely located on the seabed (5), on a pre-prepared esplanade. It is an intermediate solution between the ring anchoring (which is a very large structure but easy to place) and the use of piles (you have to slightly prepare the ground and place the bottom weights (4) with precision). Comparison of the anchoring system of the present invention with the TLP platforms (Tension Leg Platform):
Aparentemente las plataformas flotantes (100) con sistema de fondeo tipo TLP sirven para lo mismo que una plataforma flotante (100) con el sistema de fondeo de la presente invención. Su objetivo es anular el movimiento de cabeceo/balance de la plataforma flotante (100). Sin embargo, el principio de funcionamiento de ambas es radicalmente diferente y sus características cinemáticas y dinámicas también lo son, tal como se puede ver en la tabla siguiente:
A continuación se describen y comentan las Figuras de la presente solicitud de patente. Apparently, the floating platforms (100) with the TLP-type anchoring system serve the same purpose as a floating platform (100) with the anchoring system of the present invention. Its objective is to nullify the pitch/roll movement of the floating platform (100). However, the operating principle of both is radically different and so are their kinematic and dynamic characteristics, as can be seen in the following table: The Figures of this patent application are described and commented below.
En todas las Figuras, se ha reducido la profundidad a la que se encuentra el fondo marino (5), para que las imágenes sean más proporcionadas y fáciles de interpretar. Si el lecho marino estuviese tan cerca, no merecería la pena que fuesen plataformas flotantes (100), ya que sería mejor que estuvieran directamente apoyadas en el fondo marino (5). En proyectos reales, el contrapeso (1) también estaría proporcionalmente a mayor profundidad de lo que se muestra en las Figuras. In all the Figures, the depth at which the seabed is found (5) has been reduced, so that the images are more proportionate and easier to interpret. If the seabed were so close, it would not be worthwhile for them to be floating platforms (100), since it would be better if they were directly resting on the seabed (5). In real projects, the counterweight (1) would also be proportionally deeper than what is shown in the Figures.
La Figura 1 muestra un esquema básico de las líneas de fondeo (200) de bloqueo (las que impiden el movimiento de giro de la plataforma flotante (100)). Una instalación de este tipo consta de una plataforma flotante (100) flotando en el mar, dotada de dos o más líneas de fondeo (200) (el mínimo es dos líneas de fondeo (200) cuando sólo se quiere anular el movimiento de giro en una dirección, como por ejemplo el cabeceo; el mínimo es cuatro líneas de fondeo (200) cuando se quiere anular simultáneamente el cabeceo y el balance), cada una de las cuales, al menos, está compuestas por dos sublíneas (200d, 200c), cada una de las cuales consta de : una (o dos) polea/s interior/es (segundo medio de fijación rotativo (2c) y tercer medio de fijación rotativo (2d)) y una polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)), que soportan un cable o línea de fondeo (200) compuesto por tres tramos, un tramo de fondo (8) que llega hasta un peso de fondo (4) apoyado en el fondo marino (5), otro tramo central (6) sujeto al contrapeso central (1) y un tramo intermedio (7) que une los otros dos tramos (8, 6). El contrapeso (1) central está compartido por todas las líneas de fondeo (200). El tramo de fondo (8) puede estar dividido en dos porciones, que se unen a una boya intermedia (9); en este caso, la porción inferior (primera porción) de este tramo de fondo (8) es común a todas las sublíneas que cuelgan del mismo brazo estructural saliente (12). En la Figura 1 se han representado simultáneamente dos líneas de fondeo (200) completas, una mediante línea continua (la de la derecha) y la otra (la de la izquierda) mediante línea discontinua. Figure 1 shows a basic diagram of the blocking anchoring lines (200) (those that prevent the rotating movement of the floating platform (100)). An installation of this type consists of a floating platform (100) floating in the sea, equipped with two or more anchoring lines (200) (the minimum is two anchoring lines (200) when you only want to cancel the turning movement in one direction, such as pitching; the minimum is four anchoring lines (200) when you want to simultaneously cancel pitch and roll), each of which is made up of at least two sublines (200d, 200c). , each of which consists of: one (or two) inner pulley(s) (second rotary fixing means (2c) and third rotary fixing means (2d)) and an outer pulley (first rotary fixing means ( 3)), which support a cable or anchoring line (200) made up of three sections, a bottom section (8) that reaches a bottom weight (4) resting on the seabed (5), another central section ( 6) subject to the central counterweight (1) and an intermediate section (7) that joins the other two sections (8, 6). The central counterweight (1) is shared by all the anchoring lines (200). The bottom section (8) can be divided into two portions, which are attached to an intermediate buoy (9); in this case, the lower portion (first portion) of this bottom section (8) is common to all the sublines that hang from the same protruding structural arm (12). In Figure 1, two complete mooring lines (200) have been simultaneously represented, one by a continuous line (the one on the right) and the other (the one on the left) by a broken line.
La Figura 2 muestra un esquema del principio geométrico que regula las longitudes de cada tramo (6, 7, 8) de las líneas de fondeo (200) y justifica que la plataforma flotante (100) siempre se mueva paralelamente a la posición inicial de la misma. El esquema se corresponde con sublíneas de fondeo centrales (donde la plataforma flotante comprende un
pozo central) de un sistema de fondeo del estado de la técnica (tal como se definían en el documento ES 2629867 A2). Esta Figura se aporta para servir de base y facilitar la compresión del funcionamiento del sistema de fondeo objeto de la presente invención. Figure 2 shows a diagram of the geometric principle that regulates the lengths of each section (6, 7, 8) of the anchoring lines (200) and justifies that the floating platform (100) always moves parallel to the initial position of the same. The scheme corresponds to central anchoring sublines (where the floating platform comprises a central well) of a state-of-the-art anchoring system (as defined in document ES 2629867 A2). This Figure is provided to serve as a basis and facilitate understanding of the operation of the anchoring system object of the present invention.
La Figura 3 muestra un esquema del principio dinámico, con las fuerzas que actúan sobre las líneas de fondeo (200) cuando la plataforma flotante (100) está sometida a una fuerza (Fx) y un momento flector (Mf) originados por los agentes externos (viento, olas o corrientes marinas). La suma de las tensiones en todas las líneas de fondeo (200) es siempre constante (igual al peso aparente del contrapeso (1 ) central, dividido por el coseno del ángulo (8) entre el tramo central (6) y el eje central (300)), la diferencia entre las tensiones de las líneas de fondeo (200) es proporcional a momento flector aplicado y la fuerza horizontal (FH) que es capaz de soportar la plataforma flotante (100) es proporcional al seno del ángulo (a) entre los tramos de fondo (8) de las líneas de fondeo (200) y la dirección vertical. Si los cables de los tramos de fondo (8) de la línea de fondeo (200) de sotavento se destensan, la plataforma pierde la horizontalidad (aparecen movimientos de cabeceo o balance). Figure 3 shows a diagram of the dynamic principle, with the forces that act on the anchoring lines (200) when the floating platform (100) is subjected to a force (Fx) and a bending moment (Mf) caused by external agents. (wind, waves or marine currents). The sum of the tensions in all the mooring lines (200) is always constant (equal to the apparent weight of the central counterweight (1), divided by the cosine of the angle (8) between the central section (6) and the central axis ( 300)), the difference between the tensions of the anchoring lines (200) is proportional to the applied bending moment and the horizontal force (FH) that the floating platform (100) is capable of supporting is proportional to the sine of the angle (a) between the bottom sections (8) of the anchoring lines (200) and the vertical direction. If the cables of the bottom sections (8) of the leeward anchoring line (200) loosen, the platform loses its horizontality (pitch or roll movements appear).
En la Figura 4 y en la Figura 5 se muestra un esquema básico del sistema de fondeo, similar al de la Figura 1 , en el que se han suprimido las boyas (9) intermedias, de forma que los tramos de fondo (8d, 8c) de la sublínea directa (200d) y de la sublínea cruzada (200c) llegan hasta el peso de fondo (4) que hay en el fondo marino (5). La Figura 4 representa a la plataforma flotante (100) en su posición de reposo y la Figura 5 corresponde a la plataforma flotante (100) cuando ha cambiado de posición (horizontal y vertical) por efecto del viento y las olas. Figure 4 and Figure 5 show a basic diagram of the anchoring system, similar to that of Figure 1, in which the intermediate buoys (9) have been removed, so that the bottom sections (8d, 8c ) of the direct subline (200d) and the crossed subline (200c) reach the bottom weight (4) on the seabed (5). Figure 4 represents the floating platform (100) in its rest position and Figure 5 corresponds to the floating platform (100) when it has changed its position (horizontal and vertical) due to the effect of the wind and waves.
La Figura 6 muestra un esquema de funcionamiento del sistema de fondeo con líneas de fondeo (200) paralelas, en el que los tramos de fondo (8) son verticales en su posición de reposo (líneas de trazos). Cuando la plataforma flotante (100) se mueve (línea continua), la cubierta de la plataforma flotante (100) se mantiene siempre horizontal. Figure 6 shows an operating diagram of the anchoring system with parallel anchoring lines (200), in which the bottom sections (8) are vertical in their rest position (dashed lines). When the floating platform (100) moves (solid line), the cover of the floating platform (100) is always kept horizontal.
La Figura 7 muestra un esquema de funcionamiento del sistema de fondeo con líneas de fondeo (200) divergentes, en el cual los tramos de fondo (8) no bajan verticales hasta el fondo marino (5), sino que su trazado forma un ángulo (A) con la vertical. Cuando la
plataforma flotante (100) se mueve horizontalmente, se inclina hacia barlovento. En primera aproximación es como si girase alrededor del punto de intersección de los dos tramos de fondo (8). Si la plataforma flotante (100) es un soporte de aerog en erado res marinos, con una torre (13) y una góndola (14) de aerogenerador, se puede conseguir que la componente axial del peso de la góndola (14) (debida a la inclinación de la torre (13)) compense exactamente el empuje del viento sobre las palas del rotor, de forma que se anule el momento flector en toda la torre (13) del aerogenerador (y por tanto que se anulen también los momentos de flexión que trasmite la torre (13) a la plataforma flotante (100)). Figure 7 shows an operating scheme of the anchoring system with divergent anchoring lines (200), in which the bottom sections (8) do not descend vertically to the seabed (5), but rather their layout forms an angle ( A) with the vertical. When the floating platform (100) moves horizontally, tilts to windward. In a first approximation it is as if it rotated around the point of intersection of the two bottom sections (8). If the floating platform (100) is a support for marine wind turbines, with a tower (13) and a nacelle (14) of a wind turbine, it can be achieved that the axial component of the weight of the nacelle (14) (due to the inclination of the tower (13)) exactly compensates for the thrust of the wind on the rotor blades, so that the bending moment in the entire tower (13) of the wind turbine is canceled (and therefore the bending moments are also canceled). that transmits the tower (13) to the floating platform (100)).
En la Figura 8 y en la Figura 9 se muestra un ejemplo del sistema de fondeo que comprende cuatro líneas de fondeo (200). Esta versión del sistema de fondeo se aplica a plataformas flotantes (100) de un número par de brazos estructurales salientes (12). En este esquema se han suprimido las poleas interiores (terceros medios de fijación rotativos (2d)) de la sublínea directa (200d), de forma que la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) también hace las funciones de polea interior y por supuesto también se ha suprimido el tramo intermedio (7) de la sublínea directa (200d). Aparentemente, la polea interior (segundo medio de fijación rotativo (2c)) de la sublínea cruzada (200c) parece estar junto a la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)), pero es un efecto óptico, dicha polea corresponde a la sublínea cruzada (200c) de otro brazo estructural saliente (12) (el brazo opuesto). En las Figuras se pueden ver también las poleas intermedias (medios de guiado rotativo (11 )) de la sublínea cruzada (200c) que desvían los tramos intermedios (7) de la sublínea cruzada (200c) para que no se crucen con los mismos tramos de las líneas perpendiculares (en el “punto de corte aparente”, dichos tramos pasan a alturas diferentes). Figure 8 and Figure 9 show an example of the mooring system comprising four mooring lines (200). This version of the anchoring system is applied to floating platforms (100) with an even number of protruding structural arms (12). In this scheme, the inner pulleys (third rotary fixing means (2d)) of the direct subline (200d) have been suppressed, so that the outer pulley (first rotary fixing means (3)) also functions as the inner pulley and of course the intermediate section (7) of the direct subline (200d) has also been deleted. Apparently, the inner pulley (second rotary fixing means (2c)) of the crossed subline (200c) seems to be next to the outer pulley (first rotary fixing means (3)), but it is an optical effect, said pulley corresponds to the crossed subline (200c) of another protruding structural arm (12) (the opposite arm). In the Figures you can also see the intermediate pulleys (rotary guide means (11)) of the crossed subline (200c) that divert the intermediate sections (7) of the crossed subline (200c) so that they do not intersect with the same sections of the perpendicular lines (at the "apparent intersection point", said sections pass at different heights).
La Figura 10 y la Figura 12 se corresponden con las fases de instalación de una plataforma flotante (100) estable en la condición de lastre (en las Figuras se ha representado la plataforma flotante (100) de cuatro brazos estructurales salientes (12), aunque es válido para cualquier plataforma de este tipo)). Más concretamente: Figure 10 and Figure 12 correspond to the installation phases of a stable floating platform (100) in the ballast condition (the Figures show the floating platform (100) with four protruding structural arms (12), although is valid for any platform of this type)). More concretely:
- En la Figura 10 se pueden ver los anclajes de fondo preparados para recibir la plataforma flotante (100), con las boyas (9) intermedias, las porciones inferiores (primeras porciones) de los tramos de fondo (8) de las líneas de fondeo (200) y los pesos de fondo (4). La plataforma flotante (100) está en su condición de
lastre, con los elementos de flotación (500) comprendiendo una zona sumergida (15) otra zona emergente (16) por encima de una línea de flotación (21 ), y donde el contrapeso (1) central está situado de forma centrada debajo de la plataforma flotante (100). Las líneas de fondeo (200) están conectadas al contrapeso (1), pero sin conectar a las boyas (9). - Figure 10 shows the bottom anchors prepared to receive the floating platform (100), with the intermediate buoys (9), the lower portions (first portions) of the bottom sections (8) of the anchoring lines. (200) and background weights (4). The floating platform (100) is in its condition of ballast, with the flotation elements (500) comprising a submerged area (15) another emerging area (16) above a waterline (21), and where the central counterweight (1) is located centrally below the floating platform (100). The anchoring lines (200) are connected to the counterweight (1), but not connected to the buoys (9).
En la Figura 11 se muestran las porciones superiores (segundas porciones) de los tramos de fondo (8) de las líneas de fondeo (200) ya conectadas a las boyas (9) y el contrapeso (1) se ha inundado parcialmente, tensando los cables y hundiéndose hacia su posición de proyecto. La plataforma flotante (100) está algo más hundida que en la condición de lastre, pero aún no ha llegado a la condición de operación (en donde la línea de flotación (21) se sitúa en correspondencia con el calado de operación (22)). Los radios (600) de la plataforma flotante (100) están totalmente fuera del agua y la plataforma flotante (100) conserva toda su estabilidad. Figure 11 shows the upper portions (second portions) of the bottom sections (8) of the anchoring lines (200) already connected to the buoys (9) and the counterweight (1) has been partially flooded, tightening the cables and sinking towards its projected position. The floating platform (100) is somewhat deeper than in the ballast condition, but has not yet reached the operating condition (where the waterline (21) is located in correspondence with the operating draft (22)). . The spokes (600) of the floating platform (100) are completely out of the water and the floating platform (100) retains all its stability.
En la Figura 12 se muestra la plataforma flotante totalmente instalada, con las cámaras inundables del contrapeso (1) inundadas y los cables trabajando con su tensión nominal. La plataforma flotante (100) se encuentra ya en su calado de operación (22), lista para entrar en servicio. Figure 12 shows the fully installed floating platform, with the floodable counterweight chambers (1) flooded and the cables working with their nominal tension. The floating platform (100) is already at its operating draft (22), ready to go into service.
La Figura 13, la Figura 14 y la Figura 15 se corresponden con una primera forma de realización de la invención. Estas Figuras muestran una plataforma flotante (100) que sirve de soporte para un aerogenerador marino, que es estable en su condición de lastre, con cuatro líneas de fondeo (200). La plataforma flotante (100) tiene dos condiciones de carga principales: la condición de lastre, en donde la línea de flotación (21) pasa por un punto intermedio de los elementos de flotación (500) (que los divide en dos partes: una zona sumergida (15) y otra zona emergente (16) o emergida, que sólo se sumerge en la condición de operación) y la condición de operación, en donde la línea de flotación (21) se encuentra ya en correspondencia con el calado de operación (22) y pasa por un punto intermedio de los radios (600) (distinguiéndose una zona de radio sumergida en condición de operación (17) y otra zona nunca sumergida (18)). Los radios (600) se unen al casco en un fuste que, en este caso, comprende un anillo estructural (19) que tiene ocho caras rectangulares
(donde se unen los cuatro radios (600) y los cuatro brazos estructurales salientes (12)) y otras ocho caras trapezoidales de unión entre las caras rectangulares. Cuatro brazos estructurales salientes (12) sirven de apoyo a las poleas exteriores (primeros medios de fijación rotativos (3)) y a las poleas interiores (sólo se han representado los segundos medios de fijación rotativos (2c) y no los terceros medios de fijación rotativos (2d)) de las líneas de fondeo (200). Sobre el anillo estructural (19) hay una pequeña superestructura (20) troncocónica para los equipos electrónicos de la plataforma flotante (100) y sobre la que apoya la torre (13) del aerogenerador. Figure 13, Figure 14 and Figure 15 correspond to a first embodiment of the invention. These Figures show a floating platform (100) that serves as a support for an offshore wind turbine, which is stable in its ballast condition, with four mooring lines (200). The floating platform (100) has two main loading conditions: the ballast condition, where the waterline (21) passes through an intermediate point of the flotation elements (500) (which divides them into two parts: a zone submerged (15) and another emerging zone (16) or emerged, which is only submerged in the operating condition) and the operating condition, where the waterline (21) is already in correspondence with the operating draft ( 22) and passes through an intermediate point of the radios (600) (distinguishing a submerged radio zone in operating condition (17) and another zone never submerged (18)). The spokes (600) are attached to the hull in a shaft that, in this case, comprises a structural ring (19) that has eight rectangular faces. (where the four spokes (600) and the four protruding structural arms (12) meet) and another eight trapezoidal faces joining the rectangular faces. Four protruding structural arms (12) support the outer pulleys (first rotary fixing means (3)) and the inner pulleys (only the second rotary fixing means (2c) have been shown and not the third rotary fixing means (2d)) of the anchoring lines (200). On the structural ring (19) there is a small frustoconical superstructure (20) for the electronic equipment of the floating platform (100) and on which the tower (13) of the wind turbine rests.
Las Figuras 13, 14 y 15 representan tres vistas de la plataforma flotante (100), con sublíneas directas (200d) y cruzadas (200c). La Figura 13 muestra una vista de perfil (lateral) del conjunto, alineadas con los radios (600) o patas de la plataforma flotante (100) que sujetan los elementos de flotación (500) sumergidos. La Figura 15 muestra una vista frontal del conjunto, alineada con los brazos estructurales salientes (12) que soportan las poleas exteriores (girados 45s respecto a los radios (600), dispuestos en las bisectrices entre los radios (600)). La Figura 15 muestra un primer brazo (12a) y un segundo brazo (12b) pertenecientes a una pareja de brazos estructurales salientes (12) situados en un mismo plano. La Figura 14 muestra una vista 3D del conjunto. Figures 13, 14 and 15 represent three views of the floating platform (100), with direct (200d) and crossed (200c) sublines. Figure 13 shows a (lateral) profile view of the assembly, aligned with the spokes (600) or legs of the floating platform (100) that hold the submerged flotation elements (500). Figure 15 shows a front view of the assembly, aligned with the protruding structural arms (12) that support the external pulleys (rotated 45 s with respect to the spokes (600), arranged in the bisectors between the spokes (600)). Figure 15 shows a first arm (12a) and a second arm (12b) belonging to a pair of protruding structural arms (12) located in the same plane. Figure 14 shows a 3D view of the assembly.
Los brazos estructurales salientes (12) comprenden un primer extremo (121) unido al casco o estructura principal (400) de la plataforma flotante (100) y un segundo extremo (122) proyectado hacia el exterior de la plataforma flotante (100). The protruding structural arms (12) comprise a first end (121) attached to the hull or main structure (400) of the floating platform (100) and a second end (122) projecting outward from the floating platform (100).
La Figura 16, la Figura 17 y la Figura 18 se corresponden con una segunda forma de realización de la invención. Estas Figuras muestran una plataforma flotante (100) que sirve de soporte para un aerogenerador marino, que no es estable en su condición de lastre, con cuatro líneas de fondeo (200) con sublíneas directas (200d) y sublíneas cruzadas (200c), en las que se ha incluido una polea intermedia (medio de guiado rotativo (11)) de desvío en el tramo intermedio (7) de las líneas de fondeo (200). En este caso la polea está situada horizontalmente y desvía los cables hacia fuera, para evitar la superestructura (20) que soporta la torre (13) del aerogenerador. El casco o estructura principal (400) es la más simple posible, un simple cilindro de eje vertical, dividido (conceptualmente) en tres partes: una zona sumergida (15), que está sumergida siempre (incluso en condición de lastre), otra
zona emergente (16) o emergida, que sólo se sumerge en la condición de operación) (estas dos partes juntas constituye la ‘carena’ de la plataforma flotante (100)). También tiene una zona nunca sumergida (18), es decir, una parte del casco o estructura principal (400) que está fuera del agua en cualquier condición de carga (análoga a la parte superior de los radios (600) de la plataforma flotante (100) en la primera forma de realización). Como la plataforma flotante (100) de la primera forma de realización mostrada en las Figuras 13 a 15, también en la segunda forma de realización la plataforma flotante (100) incorpora cuatro brazos estructurales salientes (12) y una pequeña superestructura (20) sobre el casco que sirve de apoyo a la torre (13) del aerogenerador. Figure 16, Figure 17 and Figure 18 correspond to a second embodiment of the invention. These Figures show a floating platform (100) that serves as a support for an offshore wind turbine, which is not stable in its ballast condition, with four anchoring lines (200) with direct sublines (200d) and crossed sublines (200c), in which have included an intermediate pulley (rotary guide means (11)) for diversion in the intermediate section (7) of the mooring lines (200). In this case, the pulley is located horizontally and diverts the cables outwards, to avoid the superstructure (20) that supports the tower (13) of the wind turbine. The hull or main structure (400) is the simplest possible, a simple cylinder with a vertical axis, divided (conceptually) into three parts: a submerged area (15), which is always submerged (even in ballast condition), another emerging zone (16) or emerged, which is only submerged in the operating condition) (these two parts together constitute the 'hull' of the floating platform (100)). It also has a never-submerged zone (18), that is, a part of the hull or main structure (400) that is out of the water in any loading condition (analogous to the top of the spokes (600) of the floating platform ( 100) in the first embodiment). Like the floating platform (100) of the first embodiment shown in Figures 13 to 15, also in the second embodiment the floating platform (100) incorporates four protruding structural arms (12) and a small superstructure (20) on the hull that supports the tower (13) of the wind turbine.
Las Figuras 16, 17 y 18 representan tres vistas de la plataforma flotante (100) de cuatro brazos estructurales salientes (12), respectivamente de perfil, en perspectiva 3D y frontal (alineada con los brazos estructurales salientes (12) de la plataforma flotante (100)). Figures 16, 17 and 18 represent three views of the floating platform (100) with four protruding structural arms (12), respectively in profile, in 3D and frontal perspective (aligned with the protruding structural arms (12) of the floating platform ( 100)).
La Figura 19, la Figura 20 y la Figura 21 se corresponden con una tercera forma de realización de la invención, en donde se muestra una plataforma flotante (100) que sirve de soporte para un aerogenerador marino, que es estable en la condición de lastre. Según esta tercera forma de realización, el casco o estructura principal (400) de la plataforma flotante tiene una geometría anular, formando un anillo de flotación (700). Tiene pozo central, aunque no se utiliza como tal (no se utiliza para el paso de cables de contrapeso). Cuatro brazos estructurales salientes (12) surgen del casco o estructura principal (400) sumergida. La Figura 19 es una vista frontal del conjunto (alineada con las poleas y brazos estructurales salientes (12)). La Figura 21 es una vista lateral, girada 45e (orientada según la bisectriz de los brazos). La Figura 20 es una vista 3D del conjunto. Figure 19, Figure 20 and Figure 21 correspond to a third embodiment of the invention, where a floating platform (100) is shown that serves as a support for a marine wind turbine, which is stable in the ballast condition. . According to this third embodiment, the hull or main structure (400) of the floating platform has an annular geometry, forming a flotation ring (700). It has a central well, although it is not used as such (it is not used for the passage of counterweight cables). Four protruding structural arms (12) arise from the submerged hull or main structure (400). Figure 19 is a front view of the assembly (aligned with the pulleys and protruding structural arms (12)). Figure 21 is a side view, rotated 45 e (oriented along the bisector of the arms). Figure 20 is a 3D view of the assembly.
Aunque el sistema de fondeo propuesto es válido para cualquier plataforma flotante (100) (destinada a soportar cualquier tipo de estructura), la presente invención está especialmente Indicada para dos aplicaciones concretas, como soporte para aerogeneradores marinos y como plataforma para ocio marítimo. En lo que respecta al objeto de la patente propuesta (el sistema de fondeo), la diferencia principal entre las dos aplicaciones es el área de cubierta de la plataforma flotante (100), que hace que en las plataformas diseñadas como soporte de aerogeneradores, las poleas exteriores cuelguen de brazos estructurales salientes (12) dispuestos de forma radial, que sobresalen bastante de la cubierta de la plataforma flotante
(100), y en las plataformas diseñadas para ocio marino, hace que las poleas exteriores cuelguen de brazos muy cortos que sobresalen del entrepuente principal de la plataforma. Although the proposed anchoring system is valid for any floating platform (100) (intended to support any type of structure), the present invention is especially indicated for two specific applications, as a support for offshore wind turbines and as a platform for maritime entertainment. With regard to the object of the proposed patent (the anchoring system), the main difference between the two applications is the covered area of the floating platform (100), which means that in the platforms designed to support wind turbines, the outer pulleys hang from projecting structural arms (12) arranged radially, which protrude quite far from the deck of the floating platform (100), and in platforms designed for marine leisure, it causes the outer pulleys to hang from very short arms that protrude from the main tweendeck of the platform.
El sistema de fondeo, según la primera forma de realización de la presente invención, comprende los siguientes elementos: The anchoring system, according to the first embodiment of the present invention, comprises the following elements:
- Cuatro líneas de fondeo (200), cada una de las cuales está formada por dos sublíneas (200c, 200d) de fondeo, cada una de las sublíneas (200d, 200c) consta de un cable de fondeo colgado de una polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) y otra polea interior (2c, 2d), que a su vez cuelgan de un brazo estructural saliente (12) que sirve de soporte de las líneas de fondeo (200). El tramo de fondo (8) del cable de fondeo de todas las sublíneas (de la misma línea de fondeo/brazo), está sujeto a un peso de fondo (4) directamente o a través de una boya intermedia (9) y de un tramo de fondo común (primera porción o porción inferior del tramo de fondo (8)). El tramo central (6) de todas las líneas de fondeo (200) está sujeto a un contrapeso (1) central que es común para todas las líneas de fondeo (200). - Four anchoring lines (200), each of which is formed by two anchoring sublines (200c, 200d), each of the sublines (200d, 200c) consists of an anchoring cable hung from an external pulley (first rotating fixing means (3)) and another inner pulley (2c, 2d), which in turn hang from a protruding structural arm (12) that serves as support for the mooring lines (200). The bottom section (8) of the anchoring cable of all the sublines (of the same anchoring line/arm), is subject to a bottom weight (4) directly or through an intermediate buoy (9) and a section common fund (first portion or lower portion of the fund section (8)). The central section (6) of all the mooring lines (200) is subject to a central counterweight (1) that is common to all the mooring lines (200).
- Plataforma flotante (100): su casco o estructura principal (400) está unido a cuatro flotadores o elementos de flotación (500) cilindricos de eje vertical dispuestos en los vértices de un cuadrado, suficientemente separados entre sí para que el contrapeso (1) central quepa en el centro de la plataforma con las holguras necesarias. Los elementos de flotación (500) están unidos al casco o estructura principal (400) de la plataforma flotante (100) mediante cuatro ‘patas’ o radios (600) inclinados que coinciden en un anillo estructural (19) reforzado situado debajo de la superestructura (20) de la plataforma flotante (100), bastante por encima de su calado de operación (22). En este anillo estructural (19) también se unen también los cuatro brazos estructurales salientes (12) que sujetan las poleas de las líneas de fondeo (200) (las poleas exteriores (primeros medios de fijación rotativos (3)) y las poleas Interiores (segundos medios de fijación rotativos (2c) y terceros medios de fijación rotativos (2d) si los hubiera). Sobre este anillo estructural (19) reforzado hay una superestructura (20) sobre la que se apoya la torre del aerogenerador (13). En la condición de lastre, la línea
de flotación (21) está situada aproximadamente a media altura de los elementos de flotación (500) y la plataforma flotante (100) es estable por sí misma. En la condición de operación, el calado de operación (22) está situado a media altura de los radios (600) y los elementos de flotación (500) están totalmente sumergidos. - Floating platform (100): its hull or main structure (400) is attached to four cylindrical floats or flotation elements (500) with a vertical axis arranged at the vertices of a square, sufficiently separated from each other so that the counterweight (1) center will fit in the center of the platform with the necessary clearances. The flotation elements (500) are attached to the hull or main structure (400) of the floating platform (100) by means of four 'legs' or inclined spokes (600) that coincide in a reinforced structural ring (19) located below the superstructure (20) of the floating platform (100), well above its operating draft (22). In this structural ring (19) the four protruding structural arms (12) that hold the mooring line pulleys (200) (the outer pulleys (first rotary fixing means (3)) and the inner pulleys ( second rotary fastening means (2c) and third rotary fastening means (2d) if any). On this reinforced structural ring (19) there is a superstructure (20) on which the wind turbine tower (13) rests. the ballast condition, the line The flotation platform (21) is located approximately halfway up the flotation elements (500) and the floating platform (100) is stable by itself. In the operating condition, the operating draft (22) is located halfway up the spokes (600) and the flotation elements (500) are totally submerged.
- Contrapeso (1 ) central: Es un tanque cilindrico de eje vertical, lastrado, pero con un volumen tal que completamente vacío tiene una flotabilidad positiva del orden del 10% de su volumen. Internamente está dividido en varios tanques de lastre o cámaras inundables que se pueden llenar o vaciar de forma independiente. Con una de sus cámaras inundada, tiene una flotabilidad ligeramente negativa. En su techo, hay cuatro pares de anclajes donde se sujetan los extremos de los tramos centrales (6) de todas las sublíneas (200c, 200d) de las líneas de fondeo (200). - Central counterweight (1): It is a cylindrical tank with a vertical axis, ballasted, but with such a volume that completely empty it has a positive buoyancy of the order of 10% of its volume. Internally it is divided into several ballast tanks or floodable chambers that can be filled or emptied independently. With one of its chambers flooded, it has slightly negative buoyancy. On its roof, there are four pairs of anchors where the ends of the central sections (6) of all the sublines (200c, 200d) of the anchoring lines (200) are attached.
- Aerogenerador: compuesto por una torre (13) del aerogenerador que apoya sobre la estructura principal (400) de la plataforma flotante (100) (sobre la superestructura (20) que hay sobre el anillo estructural (19) reforzado) en donde que se sujetan los brazos estructurales salientes (12) y la parte superior de los radios (600). La torre (13) sujeta la góndola (14), en donde se encuentra el aerogenerador, propiamente dicho. Es un componente comercial, por lo que no se describe con más detalle. - Wind turbine: composed of a tower (13) of the wind turbine that rests on the main structure (400) of the floating platform (100) (on the superstructure (20) that is on the reinforced structural ring (19)) where it is they hold the protruding structural arms (12) and the upper part of the spokes (600). The tower (13) holds the gondola (14), where the wind turbine itself is located. It is a commercial component, so it is not described in more detail.
Los elementos de flotación (500) sumergidos son accesibles (para operaciones de mantenimiento) a través de escaleras situadas en el interior de los radios (500) de la plataforma flotante (100). Se accede a dichas patas o radios (600) a través de puertas estancas situadas en las caras rectangulares correspondientes del anillo estructural (19) reforzado. Esta plataforma flotante (100) tiene dos modos de funcionamiento: o La condición de traslado (o de lastre), en la que todas sus cámaras inundables están vacías, todas las líneas de fondeo (200) recogidas y flota libremente sin más ataduras que el cable que le une al remolcador. En esta condición, la plataforma flotante (100) es estable por si sola.
o La condición de operación (o de proyecto), en la que alguno de sus tanques de lastre o cámaras inundables está parcialmente lleno para conseguir que la plataforma flote en su calado de operación (22) o de proyecto. La plataforma flotante (100) está conectada al contrapeso (1) central mediante los tramos centrales (6) de todas las líneas de fondeo (200) y al fondo marino (5) mediante los tramos de fondo (8) de las líneas de fondeo (200). En esta condición la plataforma flotante (100) no tiene estabilidad por sí sola y depende exclusivamente de la estabilidad que le proporcionan las líneas de fondeo (200). The submerged flotation elements (500) are accessible (for maintenance operations) through stairs located inside the spokes (500) of the floating platform (100). Said legs or spokes (600) are accessed through watertight doors located in the corresponding rectangular faces of the reinforced structural ring (19). This floating platform (100) has two modes of operation: o The transfer (or ballast) condition, in which all its floodable chambers are empty, all the anchoring lines (200) collected and it floats freely with no other ties than the cable that connects it to the tugboat. In this condition, the floating platform (100) is stable by itself. o The operating (or project) condition, in which one of its ballast tanks or floodable chambers is partially filled to ensure that the platform floats at its operating (22) or project draft. The floating platform (100) is connected to the central counterweight (1) through the central sections (6) of all the anchoring lines (200) and to the seabed (5) through the bottom sections (8) of the anchoring lines. (200). In this condition, the floating platform (100) has no stability on its own and depends exclusively on the stability provided by the anchoring lines (200).
En las Figuras 13 a 15 se pueden ver tres vistas de esta primera forma de realización (en la que se han identificado sus elementos principales), con el sistema de fondeo propuesto. Figures 13 to 15 show three views of this first embodiment (in which its main elements have been identified), with the proposed anchoring system.
En el sistema de fondeo, según la segunda forma de realización de la presente invención, a diferencia de la primera forma de realización, en la condición de lastre, la plataforma flotante (100) no es estable, por lo que obligatoriamente tiene que usar un anillo de fondeo, cuya función es dar estabilidad a la plataforma durante todo el transporte desde el astillero hasta el parque eólico. In the mooring system, according to the second embodiment of the present invention, unlike the first embodiment, in the ballast condition, the floating platform (100) is not stable, so it is mandatory to use a anchoring ring, whose function is to provide stability to the platform during the entire transport from the shipyard to the wind farm.
La estructura principal (400) de la plataforma flotante (100) comprende un cilindro de eje vertical, dividido conceptualmente en tres partes o zonas: una zona sumergida (15) en cualquier condición de carga en la parte más profunda del cilindro; una zona emergente (16) o emergida (zona intermedia) que está fuera del agua en la condición de lastre y sumergida en la condición de operación y otra zona nunca sumergida (18) (parte superior), que siempre está por encima de la línea de la flotación (21). Además, la plataforma flotante (100) comprende cuatro brazos estructurales salientes (12) dispuestos radialmente (y por supuesto el mismo número de líneas de fondeo (200)). La estructura principal (400) comprende una pequeña superestructura (20) para los equipos eléctricos del aerogenerador y que además sirve de apoyo a la torre (13) del aerogenerador.
En esta segunda forma de realización, la plataforma flotante (100) es la más simple y económica (de entre las tres formas de realización propuestas), pero tiene un comportamiento hidrodinámico diferente a las otras dos formas de realización, ya que al tener bastante más área de flotación, tiende a seguir el movimiento de las olas, por lo que sus movimientos verticales son mayores que los de las otras formas de realización; como contrapartida, es capaz de captar más energía del movimiento de las olas y el perfil de las olas se mantiene más cerca de su flotación de proyecto (calado de operación (22)), así que necesita menos francobordo que las otras plataformas. The main structure (400) of the floating platform (100) comprises a cylinder with a vertical axis, conceptually divided into three parts or zones: a submerged zone (15) in any load condition in the deepest part of the cylinder; an emergent zone (16) or emerged (intermediate zone) that is out of the water in the ballast condition and submerged in the operating condition and another zone never submerged (18) (upper part), which is always above the line of flotation (21). In addition, the floating platform (100) comprises four projecting structural arms (12) arranged radially (and of course the same number of mooring lines (200)). The main structure (400) includes a small superstructure (20) for the electrical equipment of the wind turbine and which also serves as support for the tower (13) of the wind turbine. In this second embodiment, the floating platform (100) is the simplest and most economical (among the three proposed embodiments), but it has a different hydrodynamic behavior than the other two embodiments, since having much more floating area, it tends to follow the movement of the waves, so its vertical movements are greater than those of the other embodiments; On the other hand, it is capable of capturing more energy from the wave movement and the wave profile remains closer to its design waterline (operational draft (22)), so it needs less freeboard than the other platforms.
En las Figuras 16 a 18 se pueden ver tres vistas de esta segunda forma de realización (en la que se han identificado sus elementos principales), con el sistema de fondeo propuesto con una polea intermedia (medio de guiado rotativo (11)) horizontal en cada tramo intermedio (7) del cable de fondeo, que sirve para separar el cable de la superestructura (20). Figures 16 to 18 show three views of this second embodiment (in which its main elements have been identified), with the proposed mooring system with an intermediate pulley (rotary guide means (11)) horizontal in each intermediate section (7) of the anchoring cable, which serves to separate the cable from the superstructure (20).
El sistema de fondeo, según la tercera forma de realización de la presente invención, es estable en la condición de lastre y comprende las siguientes características: The anchoring system, according to the third embodiment of the present invention, is stable in the ballast condition and comprises the following characteristics:
- Tiene cuatro brazos estructurales salientes (12) dispuestos radialmente, con cuatro líneas de fondeo (200); - It has four outgoing structural arms (12) arranged radially, with four anchoring lines (200);
El anillo estructural (19) reforzado está situado más alto que en las otras formas de realización y la superestructura (20) es más pequeña (más baja) que en las otras formas de realización y sirve de elemento de unión a las cuatro patas o radios (600), que son algo más largas que en las otras formas de realización. The reinforced structural ring (19) is located higher than in the other embodiments and the superstructure (20) is smaller (lower) than in the other embodiments and serves as a connecting element to the four legs or spokes. (600), which are somewhat longer than in the other embodiments.
La estructura principal (400) comprende una geometría anular, constituyendo un anillo de flotación (700) que comprende al menos una cámara inundable. The main structure (400) has an annular geometry, constituting a flotation ring (700) that includes at least one floodable chamber.
En las figuras 19 a 21 se pueden ver tres vistas de esta tercera forma de realización (en la que se han identificado sus elementos principales). Las sublíneas directas (200d) no tienen poleas interiores (terceros medios de fijación rotativos (2d)), pues la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) hace las dos funciones (interior y exterior, para ahorrar
espacio) y las sublíneas cruzadas (200c) usan poleas intermedias (medios de guiado rotativos (11)) verticales para redirigir el cable. Figures 19 to 21 show three views of this third embodiment (in which its main elements have been identified). The direct sublines (200d) do not have interior pulleys (third rotary fixing means (2d)), since the outer pulley (first rotary fixing means (3)) performs both functions (interior and exterior, to save space) and the crossed sublines (200c) use vertical intermediate pulleys (rotating guide means (11)) to redirect the cable.
Como se puede ver en las Figuras, el anillo estructural (19) reforzado está más elevado para que los cables del tramo intermedio (7) de las sublíneas cruzadas (200c) pasen por debajo de la superestructura (20), entre las patas o radios (600) de la plataforma flotante (100). Si se incluyesen poleas intermedias en este tramo, que desvíen el cable hacia abajo, el anillo estructural (19) reforzado podría ocupar una posición más baja. As can be seen in the Figures, the reinforced structural ring (19) is higher so that the cables of the intermediate section (7) of the crossed sublines (200c) pass under the superstructure (20), between the legs or radios. (600) of the floating platform (100). If intermediate pulleys were included in this section, which divert the cable downwards, the reinforced structural ring (19) could occupy a lower position.
Como ya se ha descrito, en el sistema de fondeo de la presente invención, en cada una de las líneas de fondeo (200) hay una sublínea directa (200d) y una sublínea cruzada (200c), donde la polea interior de la sublínea cruzada (200c) está situada diametralmente opuesta a la polea interior de la sublínea directa (200d). Esta disposición obliga a que haya un número par de líneas de fondeo (200) (y de brazos estructurales salientes (12)), y hace también que la polea interior de la sublínea directa (200d) de una primera línea de fondeo (200) en un brazo estructural saliente (12) esté junto a la polea interior de la sublínea cruzada (200c) de una segunda línea de fondeo (200) diametralmente opuesta, aunque en costados distintos del brazo estructural saliente (12). As already described, in the anchoring system of the present invention, in each of the anchoring lines (200) there is a direct subline (200d) and a crossed subline (200c), where the inner pulley of the crossed subline (200c) is located diametrically opposite the inner pulley of the direct subline (200d). This arrangement requires that there be an even number of mooring lines (200) (and protruding structural arms (12)), and also makes the inner pulley of the direct subline (200d) of a first mooring line (200) in a protruding structural arm (12) it is next to the inner pulley of the crossed subline (200c) of a second anchoring line (200) diametrically opposite, although on different sides of the protruding structural arm (12).
En plataformas flotantes (100) para aerogeneradores que utilizan brazos estructurales salientes (12) para sujetar las poleas, en cada cabezal hay dos poleas exteriores, una polea interior directa (que se puede omitir) y la polea interior cruzada de la línea de fondeo diametralmente opuesta. On floating platforms (100) for wind turbines that use protruding structural arms (12) to hold the pulleys, on each head there are two outer pulleys, a direct inner pulley (which can be omitted) and the inner pulley that crosses the anchoring line diametrically opposite.
En las Figuras 8 y 9 se pueden ver dos proyecciones de este sistema de fondeo con cuatro brazos estructurales salientes (12); no obstante, la plataforma flotante (100) podría tener otro número par de brazos estructurales salientes (12). In Figures 8 and 9 you can see two projections of this anchoring system with four protruding structural arms (12); however, the floating platform (100) could have another even number of protruding structural arms (12).
En este tipo de fondeo, los tramos intermedios (7) de las sublíneas cruzadas (200c) de las líneas de fondeo (200) pueden pasar a otro lado de la plataforma flotante (100) muy cerca de su eje central (300) de simetría; por ello en el casco o en la superestructura, pueden practicarse unos orificios de paso para estos cables. Una alternativa usada en los ejemplos
presentados anteriormente, es usar poleas intermedias (medios de guiado rotativos (11)) para desviar estos cables y pasarlos por debajo de la superestructura (20) de la plataforma flotante (100) (o por el exterior de sus costados). In this type of anchoring, the intermediate sections (7) of the crossed sublines (200c) of the anchoring lines (200) can pass to the other side of the floating platform (100) very close to its central axis (300) of symmetry. ; For this reason, in the hull or in the superstructure, passage holes can be made for these cables. An alternative used in the examples previously presented, is to use intermediate pulleys (rotating guide means (11)) to divert these cables and pass them under the superstructure (20) of the floating platform (100) (or outside its sides).
Según como sea la geometría de la plataforma flotante (100) que van a sujetar las líneas de fondeo (200), el sistema de fondeo puede necesitar algunos elementos que facilitan su correcto funcionamiento y que ya se han introducido anteriormente. Algunos de estos elementos se pueden ver en las Figuras 8 a 11 , otros son elementos normales en la construcción naval y no se han representado en las Figuras. Entre otros se pueden citar: Depending on the geometry of the floating platform (100) that the anchoring lines (200) are going to hold, the anchoring system may need some elements that facilitate its correct operation and that have already been introduced previously. Some of these elements can be seen in Figures 8 to 11, others are normal shipbuilding elements and have not been represented in the Figures. Among others we can cite:
- Poleas intermedias para soporte del tramo intermedio (7) (medios de guiado rotativo (11)): el tramo intermedio (7) tiene forma de catenaria apoyada en las poleas interior y exterior. Una catenaria varía su longitud según sea la tensión a la que está sometido el cable. Este fenómeno se traduce (si la distancia entre poleas es grande) en que en esta parte el cable actúa como si fuese más elástico de lo normal y podría con la filosofía del sistema. Para evitarlo se pueden colocar poleas de apoyo intermedio (medios de guiado rotativo (11)) en este tramo (que reducen la distancia entre apoyos y por tanto reducen drásticamente la flecha de la catenaria correspondiente), para que el cable se comporte casi como si fuese en línea recta y el cable recupere su rigidez original. También sirve para reorientar el tramo intermedio (7) (para esquivar obstáculos de la estructura); - Intermediate pulleys to support the intermediate section (7) (rotary guide means (11)): the intermediate section (7) is in the form of a catenary supported on the inner and outer pulleys. A catenary varies its length depending on the tension to which the cable is subjected. This phenomenon translates (if the distance between pulleys is large) in that in this part the cable acts as if it were more elastic than normal and could match the philosophy of the system. To avoid this, intermediate support pulleys (rotary guide means (11)) can be placed in this section (which reduce the distance between supports and therefore drastically reduce the deflection of the corresponding catenary), so that the cable behaves almost as if go in a straight line and the cable recovers its original rigidity. It also serves to reorient the intermediate section (7) (to avoid obstacles in the structure);
Brazos soporte de la polea exterior (brazos estructurales salientes (12)): en plataformas flotantes (100) que sirven de soporte para un aerogenerador, el diámetro de la plataforma flotante (100) es mucho menor que la distancia óptima para colocar la polea exterior. Se necesitan entonces unos brazos estructurales salientes (12) radiales que sobresalen de la estructura principal (400) de la plataforma flotante (100) y de los que cuelga la polea exterior. Cada brazo estructural saliente (12) puede ser una estructura reticulada (los elementos quedan expuestos a la intemperie) o una estructura cerrada (los elementos quedan protegidos de la intemperie); la elección de un tipo u otro dependerá de la filosofía de cada diseño concreto.
Las plataformas flotantes (100) que sirven de soporte para un aerogenerador tienen varias particularidades, entre otras: External pulley support arms (protruding structural arms (12)): in floating platforms (100) that serve as support for a wind turbine, the diameter of the floating platform (100) is much less than the optimal distance to place the external pulley . Some radial protruding structural arms (12) are then needed that protrude from the main structure (400) of the floating platform (100) and from which the external pulley hangs. Each protruding structural arm (12) can be a reticulated structure (the elements are exposed to the weather) or a closed structure (the elements are protected from the weather); the choice of one type or another will depend on the philosophy of each specific design. The floating platforms (100) that support a wind turbine have several characteristics, among others:
La plataforma flotante (100) no necesita una superficie de cubierta grande, puede ser una pequeña boya que soporte el peso del aerogenerador y de su torre (13); The floating platform (100) does not need a large deck area, it can be a small buoy that supports the weight of the wind turbine and its tower (13);
- La fuerza principal que actúa sobre el sistema y que hay que tener en cuenta en el diseño es el empuje aerodinámico del viento sobre las palas del rotor del aerogenerador; - The main force that acts on the system and that must be taken into account in the design is the aerodynamic thrust of the wind on the rotor blades of the wind turbine;
La fuerza del viento ejerce un momento flector muy grande, sobre la base de la torre (13). The force of the wind exerts a very large bending moment on the base of the tower (13).
Si las líneas de fondeo (200) en la condición de proyecto no son verticales (como se ven en la Figura 13), sino ligeramente divergentes (como se ven en la Figura 14), entonces, cuando la plataforma flotante (100) se ve arrastrada por el viento, la polea de sotavento se eleva respecto a la de barlovento, como consecuencia de ello, la plataforma flotante (100) tiene un ángulo de cabeceo opuesto a la fuerza del viento. Este ángulo de cabeceo es proporcional al desplazamiento horizontal de la plataforma flotante (100) y es apenas sensible al movimiento vertical de la misma. If the anchoring lines (200) in the design condition are not vertical (as seen in Figure 13), but slightly divergent (as seen in Figure 14), then when the floating platform (100) looks dragged by the wind, the leeward pulley rises with respect to the windward one, as a consequence, the floating platform (100) has a pitch angle opposite to the force of the wind. This pitch angle is proportional to the horizontal displacement of the floating platform (100) and is barely sensitive to its vertical movement.
Este ángulo hace que el peso (Q) de la góndola (14) tenga una componente axial opuesta al empuje del viento sobre las aspas del rotor, que es proporcional al ángulo girado, que a su vez es proporcional al movimiento horizontal de la plataforma flotante (100), que a su vez es proporcional a la fuerza ejercida por el viento. Si se sincronizan adecuadamente estas constantes de proporcionalidad, se puede conseguir que la componente axial del peso de la góndola (14) anule exactamente la fuerza del viento, sea cual sea la velocidad del viento. This angle causes the weight (Q) of the nacelle (14) to have an axial component opposite to the wind thrust on the rotor blades, which is proportional to the angle rotated, which in turn is proportional to the horizontal movement of the floating platform. (100), which in turn is proportional to the force exerted by the wind. If these proportionality constants are properly synchronized, it can be achieved that the axial component of the weight of the nacelle (14) exactly cancels the force of the wind, whatever the wind speed.
De esta forma se podría anular totalmente el momento flector en la base de la torre (13) debido al viento. Quedarían todavía las fuerzas y momentos debidos a las olas, pero son fuerzas y momentos menores. Como consecuencia de ello:
- Se podría aligerar la torre (13), dándole menos espesor a sus elementos estructurales; In this way, the bending moment at the base of the tower (13) due to the wind could be completely cancelled. The forces and moments due to the waves would still remain, but they are minor forces and moments. Consequently: - The tower (13) could be lightened, giving less thickness to its structural elements;
Se reducen las fuerzas que actúan en los cojinetes de carga de la góndola (14); The forces acting on the nacelle load bearings (14) are reduced;
- Se reducen las cargas sobre el fondeo, y la estructura de la plataforma flotante (100) puede ser ligera (y barata de construir). - The loads on the anchorage are reduced, and the structure of the floating platform (100) can be light (and cheap to build).
En plataformas flotantes (100) dedicadas al ocio marino, el agente externo que más influencia tiene en el confort de los pasajeros, es el efecto de las olas. Con el sistema de fondeo de la presente invención, se anulan los movimientos de giro de la plataforma flotante (100), el movimiento vertical tiene poca influencia (sobre todo si se usa una plataforma flotante (100) semisumergible), pero queda el efecto del movimiento horizontal de las olas, que con mares severas puede generar aceleraciones importantes (hasta 1 .5 m/s2). On floating platforms (100) dedicated to marine leisure, the external agent that has the most influence on passenger comfort is the effect of the waves. With the anchoring system of the present invention, the turning movements of the floating platform (100) are cancelled, the vertical movement has little influence (especially if a semi-submersible floating platform (100) is used), but the effect of the horizontal movement of the waves, which with severe seas can generate significant accelerations (up to 1.5 m/s 2 ).
En algunas aplicaciones, se puede utilizar un sistema de fondeo con líneas de fondeo (200) divergentes, que produzca un cabeceo opuesto al movimiento horizontal. Este cabeceo puede generar una aceleración longitudinal que se oponga a la aceleración del movimiento horizontal, de forma que la resultante sea menor que si la plataforma flotante (100) se mueve sin cabecear, esto mejoraría el confort de las personas embarcadas. In some applications, an anchoring system with divergent anchoring lines (200) can be used, which produces a pitch opposite to the horizontal movement. This pitching can generate a longitudinal acceleration that opposes the acceleration of the horizontal movement, so that the resultant is less than if the floating platform (100) moves without pitching, this would improve the comfort of the people on board.
Una analogía terrestre de este movimiento horizontal y de cabeceo inverso, sería el movimiento de un columpio o de una hamaca, tiene movimientos y giros grandes, pero no tiene la sensación psicológica de que haya aceleraciones. De hecho, las aceleraciones se mantienen perpendiculares a la superficie de la cubierta de la plataforma flotante (100) (perpendiculares a la superficie del asiento, en el caso del columpio). A terrestrial analogy of this reverse pitch and pan motion would be the motion of a swing or a hammock, it has large motions and turns, but does not have the psychological sensation of accelerations. In fact, the accelerations remain perpendicular to the surface of the deck of the floating platform (100) (perpendicular to the surface of the seat, in the case of the swing).
El esquema de funcionamiento sería similar al de la Figura 7, pero con un ángulo (A) de divergencia algo mayor que el mostrado de esta Figura.
Una dificultad que aparece es que la anulación de las aceleraciones longitudinales sólo se puede conseguir para un rango de olas relativamente pequeño, por ejemplo se puede conseguir esta anulación para olas entre 8s y 10s, se trata entonces de sintonizar estos periodos con los periodos de las olas más probables, esta sintonización depende de: The operating scheme would be similar to that of Figure 7, but with a divergence angle (A) somewhat greater than that shown in this Figure. One difficulty that appears is that the cancellation of the longitudinal accelerations can only be achieved for a relatively small range of waves, for example this cancellation can be achieved for waves between 8s and 10s, it is then a question of tuning these periods with the periods of the waves. most probable waves, this tuning depends on:
La geometría de la plataforma flotante (100), su estabilidad y su inercia; The geometry of the floating platform (100), its stability and its inertia;
La geometría de las líneas de fondeo (200) y sus características elásticas. The geometry of the mooring lines (200) and their elastic characteristics.
El cable de la línea de fondeo (200) es bastante largo, mide al menos el calado en la zona de operación, más la longitud de los brazos estructurales salientes (12) (por lo general entre 30 y 40m), más el doble de la altura entre las poleas y la superficie de mar, más el doble del máximo recorrido vertical de la plataforma flotante (100) (altura de la marea + altura de la ola máximas), más un 20% del calado del mar en la zona de instalación, más el margen que se crea conveniente. The anchoring line cable (200) is quite long, it measures at least the draft in the area of operation, plus the length of the outgoing structural arms (12) (usually between 30 and 40m), plus double the the height between the pulleys and the sea surface, plus twice the maximum vertical travel of the floating platform (100) (maximum tide height + wave height), plus 20% of the sea depth in the area of installation, plus the margin that is deemed appropriate.
En algunas aplicaciones, los tramos de fondo (8) no llegan hasta el lecho o fondo marino (5), sino que se sujetan a una boya intermedia (9) situada relativamente cerca de la superficie del mar y que está anclada al fondo marino (5) mediante cadenas o cables, de forma que en caso de desgaste sólo haya que cambiar la parte superior del cable, que es la que más se desgasta (y que además es la parte más accesible). In some applications, the bottom sections (8) do not reach the sea bed or bottom (5), but are attached to an intermediate buoy (9) located relatively close to the sea surface and which is anchored to the sea bottom ( 5) by means of chains or cables, so that in case of wear only the upper part of the cable needs to be changed, which is the part that wears out the most (and is also the most accessible part).
La longitud de los cables desmontables debe ser tal que, con los mayores movimientos previsibles de la plataforma flotante (100), las boyas (9) nunca se acerquen a las poleas exteriores (primeros medios de fijación rotativos (3)); si se tocaran, podría producirse una avería importante. El material de las líneas de fondeo (200) puede ser cualquiera que sea apto para estas aplicaciones, ente otros:
- Cable metálico trenzado: no hay posibilidad que se retuerza, pues la tensión de las líneas (aplicada según las aristas de un prisma vertical) impide el giro de guiñada de la plataforma flotante (100); The length of the detachable cables must be such that, with the greatest foreseeable movements of the floating platform (100), the buoys (9) never come close to the outer pulleys (first rotating fixing means (3)); if they touched, a major failure could occur. The material of the anchoring lines (200) can be any that is suitable for these applications, among others: - Braided metallic cable: there is no possibility of it twisting, since the tension of the lines (applied according to the edges of a vertical prism) prevents the yaw rotation of the floating platform (100);
Cable de material sintético o textil; Cable of synthetic or textile material;
- Cadenas de eslabones: esta es ideal para el tramo intermedio (7) (y la parte superior de los otros dos tramos (6, 8)) de las plataformas flotantes (100) que sirven de soporte para un aerogenerador, pues permite usar poleas dentadas (en las líneas amortiguadoras) y tienen radios de giro relativamente pequeños. Su inconveniente es que es más ruidosa. Para instalaciones de ocio es menos recomendable y debería estar muy bien aislada acústicamente. En las plataformas flotantes (100) de ocio marino, el tramo intermedio (7) y la parte superior de los otros dos tramos (6, 8) deberían ser de material textil, pues con olas, se está moviendo continuamente y tendría un comportamiento más silencioso que si es de cadena con eslabones (que podría originar problemas de ruido en la estructura). - Link chains: this is ideal for the intermediate section (7) (and the upper part of the other two sections (6, 8)) of the floating platforms (100) that serve as a support for a wind turbine, since it allows the use of pulleys notched (at the buffer lines) and have relatively small radii of gyration. Its drawback is that it is louder. For leisure facilities it is less recommended and should be very well acoustically insulated. In the floating platforms (100) for marine leisure, the intermediate section (7) and the upper part of the other two sections (6, 8) should be made of textile material, because with waves, it is moving continuously and would have a more quieter than if it is a chain with links (which could cause noise problems in the structure).
Una de las ventajas del sistema de fondeo de la presente invención es la facilidad de transporte, instalación y desinstalación de las plataformas dotadas de este sistema de fondeo. One of the advantages of the anchoring system of the present invention is the ease of transportation, installation and uninstallation of the platforms equipped with this anchoring system.
A continuación, se describe algo más en detalle el procedimiento de instalación de la plataforma flotante (100). Next, the installation procedure of the floating platform (100) is described in somewhat more detail.
En la condición de lastre, los elementos de flotación (500) sumergidos de la plataforma flotan a media altura, dando a la plataforma flotante (100) toda o parte de la estabilidad que necesita para su traslado. La existencia de una reserva de flotabilidad (materializada en la zona emergente (16) o parte no sumergida de los elementos de flotación (500)), permite que la plataforma flotante (100) siga siendo estable durante todo el traslado, a pesar de los movimientos de cabeceo producidos por las olas.
Como ya se ha comentado, en el caso de la segunda forma de realización del sistema de fondeo, en su condición de lastre la plataforma flotante (100) necesita además, para garantizar su estabilidad durante el transporte, estar anclada a un anillo de fondeo. In the ballast condition, the submerged flotation elements (500) of the platform float at half height, giving the floating platform (100) all or part of the stability it needs for its transfer. The existence of a buoyancy reserve (materialized in the emerging area (16) or non-submerged part of the flotation elements (500)), allows the floating platform (100) to remain stable throughout the transfer, despite the pitching motions produced by waves. As already mentioned, in the case of the second embodiment of the anchoring system, in its condition as ballast the floating platform (100) also needs to be anchored to an anchoring ring to guarantee its stability during transport.
Antes de trasladar la plataforma flotante (100), se preparan los anclajes de fondo de las líneas de fondeo (200). Para ello se sitúan en su posición los pesos de fondo (4), que pueden ser de cualquier tipo: Before moving the floating platform (100), the bottom anchors of the mooring lines (200) are prepared. To do this, the background weights (4) are placed in their position, which can be of any type:
- Anclajes mediante pilotes; - Anchoring by piles;
Pesos de fondo (4) individuales situados sobre una zona del fondo marino (5) alisada; Individual bottom weights (4) located on a smoothed area of the seabed (5);
- Un anillo de fondeo, depositado en el fondo marino (5) por cualquier procedimiento. - An anchoring ring, deposited on the seabed (5) by any procedure.
En estos pesos de fondo (4) se sujeta o se fija la parte común (la primera porción o porción inferior) de los tramos de fondo (8) de las líneas de fondeo (200) que sujetan a su vez las boyas (9) intermedias. Se nivelan las boyas (9), para que todas queden a la misma profundidad y a la misma distancia del eje central (300) de la plataforma flotante (100). In these bottom weights (4) the common part (the first portion or lower portion) of the bottom sections (8) of the anchoring lines (200) that in turn hold the buoys (9) are attached or fixed. intermediate. The buoys (9) are leveled, so that they are all at the same depth and at the same distance from the central axis (300) of the floating platform (100).
Esta operación se puede realizar a la vez que se construye la plataforma. This operation can be done while the platform is being built.
Para trasportar la plataforma flotante (100), basta un remolcador que arrastre la plataforma flotante (100) y el contrapeso (1) hasta el parque eólico. Opcionalmente, se puede colocar el contrapeso (1) justo debajo de la plataforma flotante (100) (sujeto ligeramente por los tramos centrales (6) de las sublíneas (200c, 200d) de las líneas de fondeo (200)) y remolcarlos juntos. Durante el traslado, todos los tanques de lastre o cámaras inundables de la plataforma flotante (100) y del contrapeso (1) se mantienen totalmente vacíos. En esta
condición, el contrapeso (1) tiene una flotabilidad ligeramente positiva, con un francobordo pequeño respecto a su puntal. To transport the floating platform (100), a tugboat is enough to drag the floating platform (100) and the counterweight (1) to the wind farm. Optionally, the counterweight (1) can be placed just below the floating platform (100) (lightly supported by the central sections (6) of the sublines (200c, 200d) of the anchoring lines (200)) and towed together. During the transfer, all the ballast tanks or floodable chambers of the floating platform (100) and of the counterweight (1) are kept completely empty. In this condition, the counterweight (1) has a slightly positive buoyancy, with a small freeboard relative to its upright.
La primera fase de la instalación es muy sencilla, basta colocar la plataforma flotante (100) encima de los anclajes, con el contrapeso (1) bajo el centro de la plataforma flotante (100), tal como se puede ver en la Figura 10. En esta fase no es necesario recurrir a ningún sistema de estabilización externo, pues tanto la plataforma flotante (100) como el contrapeso (1) son estables ‘per se’. The first phase of the installation is very simple, just place the floating platform (100) on top of the anchors, with the counterweight (1) under the center of the floating platform (100), as can be seen in Figure 10. In this phase it is not necessary to resort to any external stabilization system, since both the floating platform (100) and the counterweight (1) are stable 'per se'.
A continuación, se sujetan las porciones superiores (segundas porciones) de los tramos de fondo (8) de las líneas de fondeo (200) a las boyas (9) intermedias. Los cables están preparados con la longitud que han de tener en la condición operativa, por lo que al engancharlos quedarán destensados (geométricamente sobra cable en esta condición). Para tensarlos basta desplazar ligeramente la plataforma flotante (100) de su posición vertical sobre los anclajes (con el remolcador que la ha traído), o incluso dejar que el viento arrastre lateralmente la plataforma flotante (100) hasta que estos cables se tensen ligeramente. Next, the upper portions (second portions) of the bottom sections (8) of the anchoring lines (200) are attached to the intermediate buoys (9). The cables are prepared with the length that they must have in the operational condition, so when they are hooked they will be slack (geometrically there is excess cable in this condition). To tighten them, it is enough to slightly move the floating platform (100) from its vertical position on the anchors (with the tug that brought it), or even let the wind drag the floating platform (100) laterally until these cables are slightly taut.
Se llena uno de los tanques o cámaras inundables del contrapeso (1), para que éste tenga una flotabilidad ligeramente negativa. El contrapeso (1) empieza a sumergirse y la tensión de los cables devuelve la plataforma flotante (100) a su posición sobre los anclajes de fondo. Con la plataforma flotante (100) en su lugar se siguen llenando tanques de lastre o cámaras inundables del contrapeso (1), como consecuencia de lo cual, la plataforma flotante (100) se va hundiendo poco a poco arrastrada por el peso creciente del contrapeso (1) central. En esta fase, la plataforma flotante (100) está como se puede ver en la Figura 11 : One of the tanks or floodable chambers of the counterweight (1) is filled, so that it has a slightly negative buoyancy. The counterweight (1) begins to submerge and the tension of the cables returns the floating platform (100) to its position on the bottom anchors. With the floating platform (100) in place, ballast tanks or floodable chambers of the counterweight (1) continue to be filled, as a consequence of which, the floating platform (100) gradually sinks dragged by the increasing weight of the counterweight. (1) center. In this phase, the floating platform (100) is as can be seen in Figure 11:
- El contrapeso (1) está cada vez más sumergido, con un peso neto creciente; - The counterweight (1) is increasingly submerged, with an increasing net weight;
Los cables están bastante tensados y aportan a la plataforma flotante (100) una estabilidad cada vez mayor;
- La plataforma flotante (100) se va hundiendo, pero aún conserva toda su estabilidad inicial, pues los elementos de flotación (500) todavía no se han hundido totalmente. La línea de flotación (21) va subiendo desde la flotación en lastre hacia la flotación en operación (calado de operación (22)). The cables are quite taut and provide the floating platform (100) with increasing stability; - The floating platform (100) is sinking, but it still retains all its initial stability, since the flotation elements (500) have not yet fully sunk. The waterline (21) rises from the ballast float to the operating float (operating draft (22)).
A medida que la plataforma flotante (100) se va hundiendo, hay un momento en que los flotadores o elementos de flotación (500) se sumergen totalmente. En ese instante, la estabilidad propia de la plataforma flotante (100) casi desaparece (o se reduce drásticamente). Esto no supone un problema, pues la tensión de los cables ya ha alcanzado más del 50% de su tensión nominal y son capaces de proporcionar a la plataforma flotante (100) toda la estabilidad que pueda necesitar. As the floating platform (100) sinks, there is a moment when the floats or flotation elements (500) are completely submerged. At that instant, the inherent stability of the floating platform (100) almost disappears (or is drastically reduced). This is not a problem, since the tension of the cables has already reached more than 50% of their nominal tension and they are capable of providing the floating platform (100) with all the stability it may need.
Cuando todos los tanques de lastre o cámaras inundables del contrapeso (1) están totalmente llenos de agua, la plataforma flotante (100) está casi operativa, en general flotará un poco por encima de su flotación de proyecto (pues debe tener un cierto margen de seguridad en cuanto a su flotabilidad). En este momento basta introducir algo de agua de lastre en uno de sus tanques, para que la plataforma flote exactamente como estaba previsto en su condición de operación. When all the ballast tanks or floodable chambers of the counterweight (1) are completely filled with water, the floating platform (100) is almost operational, in general it will float a little above its design float (since it must have a certain margin of safety in terms of its buoyancy). At this moment, it is enough to introduce some ballast water into one of its tanks, so that the platform floats exactly as expected in its operating condition.
El conjunto tiene ahora el aspecto que se puede ver en la Figura 12. En este momento, lo único que falta es hacer las conexiones eléctricas del generador con la central de transformación del parque, para que el aerogenerador pueda funcionar normalmente. The assembly now looks like it can be seen in Figure 12. At this point, all that remains is to make the electrical connections of the generator with the farm's transformer station, so that the wind turbine can function normally.
Para desinstalar la plataforma flotante (100), basta seguir el proceso inverso, es decir: To uninstall the floating platform (100), just follow the reverse process, that is:
Desconectar los circuitos eléctricos del aerogenerador de la red eléctrica del parque; Disconnect the electrical circuits of the wind turbine from the park's electrical network;
- Vaciar el tanque de compensación de lastre de la plataforma flotante (100) (es decir, vaciar la al menos una cámara inundable de los elementos de flotación (500));
- Vaciar poco a poco el tanque de lastre (la al menos una cámara inundable) del contrapeso (1). - Emptying the ballast compensation tank of the floating platform (100) (ie, emptying the at least one floodable chamber of the flotation elements (500)); - Gradually empty the ballast tank (at least one floodable chamber) from the counterweight (1).
A medida que se vacía este tanque (la al menos una cámara inundable de los elementos de flotación (500)), la plataforma flotante (100) comienza a levarse (a la vez que el contrapeso (1)). Cuando los elementos de flotación (500) lleguen a la superficie del mar, la plataforma flotante (100) recupera toda su estabilidad. Cuando los cables empiecen a destensarse, la plataforma flotante (100) se verá arrastrada lateralmente por el viento hasta que el contrapeso (1) llegue a la superficie del mar. As this tank (the at least one floodable chamber of the flotation elements (500)) is emptied, the floating platform (100) begins to rise (at the same time as the counterweight (1)). When the flotation elements (500) reach the surface of the sea, the floating platform (100) recovers all its stability. When the cables begin to slacken, the floating platform (100) will be dragged laterally by the wind until the counterweight (1) reaches the sea surface.
Cuando los tanques de lastre (cámaras inundables) del contrapeso (1) estén totalmente vacíos (y el contrapeso (1 ) tenga una flotabilidad positiva suficiente), se sueltan los tramos de fondo (8) de las boyas (9) intermedias y la plataforma flotante (100) está lista para ser trasladada a otra ubicación (o a puerto, para operaciones periódicas de mantenimiento). When the ballast tanks (flooded chambers) of the counterweight (1) are completely empty (and the counterweight (1) has sufficient positive buoyancy), the bottom sections (8) of the intermediate buoys (9) and the platform are released. floating (100) is ready to be transferred to another location (or to port, for periodic maintenance operations).
Así pues, el sistema de fondeo para plataformas flotantes (100) marinas, objeto de la presente invención, está formado preferentemente por cuatro o seis líneas de fondeo (200), dispuestas radialmente alrededor de un punto común (10) de la plataforma flotante (100), cada una de las cuales está formada por dos sublíneas (200c, 200d) de fondeo que pueden incluir los siguientes elementos: Thus, the anchoring system for marine floating platforms (100), object of the present invention, is preferably formed by four or six anchoring lines (200), arranged radially around a common point (10) of the floating platform ( 100), each of which is made up of two funding sublines (200c, 200d) that may include the following elements:
Una polea interior (2) (segundo medio de fijación rotativo (2c) y, opcionalmente, tercer medio de fijación rotativo (2d)) y otra polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)), situadas en la parte superior de la línea de fondeo (200); pueden ser sencillas (con una sola roldana) o múltiples (con varias roldanas paralelas superpuestas); An inner pulley (2) (second rotary fixing means (2c) and, optionally, third rotary fixing means (2d)) and another outer pulley (first rotary fixing means (3)), located in the upper part of the anchor line (200); They can be simple (with a single sheave) or multiple (with several superimposed parallel sheaves);
Un contrapeso (1) central común a todas las líneas de fondeo (200), situado debajo del punto de intersección de todas las líneas de fondeo (200), con varios tanques de lastre o cámaras inundables, tales que, cuando los tanques de lastre
del contrapeso (1) central están vacíos, tiene una flotabilidad positiva pequeña (por ejemplo, inferior al 20% del volumen total del contrapeso (1 )) y cuando todos los tanques de lastre del contrapeso (1) central están inundados, tiene un peso aparente (neto) grande (por ejemplo, superior al 15% del desplazamiento total de la plataforma flotante (100)); A central counterweight (1) common to all the anchoring lines (200), located below the intersection point of all the anchoring lines (200), with several ballast tanks or floodable chambers, such that, when the ballast tanks counterweight (1) are empty, has a small positive buoyancy (for example, less than 20% of the total volume of the counterweight (1)) and when all ballast tanks in the center counterweight (1) are flooded, has a weight apparent (net) large (for example, greater than 15% of the total displacement of the floating platform (100));
Un anillo de flotación (700) o varios elementos de flotación (500), con varios tanques de lastre o cámaras inundables tales que, cuando los tanques de lastre del anillo de flotación están vacíos, tiene una flotabilidad positiva pequeña (inferior al 20% del volumen total del anillo de flotación) y cuando los tanques de lastres del anillo de flotación están totalmente inundados, tiene un peso aparente muy grande (superior al 15% del desplazamiento total de la plataforma flotante (100)). A flotation ring (700) or several flotation elements (500), with several ballast tanks or floodable chambers such that, when the flotation ring ballast tanks are empty, it has a small positive buoyancy (less than 20% of the total volume of the floatation ring) and when the floatation ring ballast tanks are fully flooded, it has a very large apparent weight (greater than 15% of the total displacement of the floating platform (100)).
Un anillo de fondeo común a todas las líneas de fondeo o varios pesos de fondo (4) (uno por cada línea de fondeo (200)). En la condición de operación, el anillo de fondeo reposa sobre el fondo marino (5) y realiza las funciones del ancla de un buque convencional, impidiendo que el viento, las corrientes marinas o las olas arrastren la plataforma flotante (100). En algunas aplicaciones, puede sustituirse por varios anclajes convencionales en el fondo marino (5) (pilotes, anclas de succión,...), en los que se sujetan los cables del sistema de fondeo. An anchoring ring common to all the anchoring lines or several fund weights (4) (one for each anchoring line (200)). In the operating condition, the anchoring ring rests on the seabed (5) and performs the functions of the anchor of a conventional ship, preventing the wind, sea currents or waves from dragging the floating platform (100). In some applications, it can be replaced by various conventional anchors on the seabed (5) (piles, suction anchors,...), to which the anchoring system cables are attached.
Un cable de fondeo, que une el contrapeso (1) central con el anillo de fondeo (o con cada uno de los pesos de fondo (4) o anclajes de fondeo) y que se apoya en la/s polea/s interior/es (2) y en la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) de cada línea de fondeo (200), dividido virtualmente en tres zonas o tramos: el tramo central (6) del cable de fondeo, que va desde el contrapeso (1 ) central hasta la polea interior (2) de esa sublínea (200c, 200d), el tramo intermedio (7) del cable de fondeo, comprendido entre la polea interior (2) y la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)), y el tramo de fondo (8) del cable de fondeo, que va desde la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) hasta el anillo de fondeo o peso de fondo (4). Como elementos auxiliares, cada línea de fondeo (200) puede incluir también alguno de los siguientes elementos:
o Una o varias poleas intermedias (medios de guiado rotativo (11)), que sirven como soporte del tramo intermedio (7) del cable de fondeo, intercaladas entre la polea interior (2) y la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)), que le sirven de apoyo o que ayudan a cambiar el recorrido de dicho tramo; o Una boya (9) intermedia intercalada en el tramo de fondo (8) de las líneas de fondeo (200). Si la hubiera, está unida al peso de fondo (4) mediante otro segmento de cable que constituye una primera porción del tramo de fondo (8); o Un brazo estructural saliente (12) para soporte de la línea de fondeo (200), apoyado (o empotrado) en la cubierta o en el casco o en la superestructura (20) de la plataforma flotante (100), del que cuelgan: la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)), la polea interior (2) y las poleas de soporte (medio de guiado rotativo (11)) del tramo intermedio (7) (si las hubiera). An anchor cable, which joins the central counterweight (1) with the anchor ring (or with each one of the bottom weights (4) or anchor anchors) and that rests on the inner pulley(s). (2) and on the outer pulley (first rotary fixing means (3)) of each anchoring line (200), virtually divided into three zones or sections: the central section (6) of the anchoring cable, which runs from the central counterweight (1) to the inner pulley (2) of that subline (200c, 200d), the intermediate section (7) of the anchoring cable, between the inner pulley (2) and the outer pulley (first rotating fixing means (3)), and the bottom section (8) of the anchoring cable, which goes from the outer pulley (first rotating fixing means (3)) to the anchoring ring or bottom weight (4). As auxiliary elements, each anchor line (200) can also include any of the following elements: o One or more intermediate pulleys (rotary guide means (11)), which serve as support for the intermediate section (7) of the mooring cable, inserted between the inner pulley (2) and the outer pulley (first rotary fixing means ( 3)), which serve as support or help to change the route of said section; o An intermediate buoy (9) inserted in the bottom section (8) of the anchoring lines (200). If any, it is connected to the bottom weight (4) by means of another cable segment that constitutes a first portion of the bottom section (8); o A protruding structural arm (12) to support the anchoring line (200), supported (or embedded) on the deck or in the hull or in the superstructure (20) of the floating platform (100), from which hang: the outer pulley (first rotating fixing means (3)), the inner pulley (2) and the support pulleys (rotary guiding means (11)) of the intermediate section (7) (if any).
El sistema de fondeo de la presente invención puede también incluir otros elementos auxiliares, comunes a los sistemas de fondeo convencionales y que pueden ayudar a la maniobra de instalación/desinstalación de la plataforma flotante (100) en su lugar de operación, tales como chigres, molinetes, bitas u otros elementos típicos de cualquier sistema de fondeo tradicional. The anchoring system of the present invention can also include other auxiliary elements, common to conventional anchoring systems and that can help to install/uninstall the floating platform (100) in its place of operation, such as winches, windlasses, bitts or other typical elements of any traditional anchoring system.
Cada línea de fondeo (200) tiene una sublínea directa (200d) y una sublínea cruzada (200c), cuya polea interior (segundo medio de fijación rotativo (2c)) está situada diametralmente opuesta a la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)). El sistema fondeo tiene un número par de brazos estructurales salientes (12) y las líneas de fondeo (200) correspondientes están dispuestas en posiciones diametralmente opuestas dos a dos.
En la posición de proyecto, en reposo y con mar en calma, los tramos de fondo (8) del cable de fondeo de todas las sublíneas (200c, 200d) de fondeo pueden ser verticales (y paralelos entre sí). Each mooring line (200) has a direct subline (200d) and a crossed subline (200c), whose inner pulley (second rotary fixing means (2c)) is located diametrically opposite the outer pulley (first rotary fixing means ( 3)). The mooring system has an even number of protruding structural arms (12) and the corresponding mooring lines (200) are arranged two by two in diametrically opposite positions. In the project position, at rest and with calm seas, the bottom sections (8) of the anchoring cable of all the anchoring sublines (200c, 200d) can be vertical (and parallel to each other).
Alternativamente, el tramo de fondo (8) de todas las sublíneas (200c, 200d) de fondeo pueden ser ligeramente divergentes, es decir el punto de anclaje del cable de fondeo en los pesos de fondo (4) está más separado horizontalmente del contrapeso (1) central que la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)). Alternatively, the bottom section (8) of all the anchoring sublines (200c, 200d) can be slightly divergent, that is, the anchoring point of the anchoring cable in the bottom weights (4) is more horizontally separated from the counterweight ( 1) central than the outer pulley (first rotating fixing means (3)).
La plataforma flotante (100) puede comprender los siguientes elementos: The floating platform (100) can comprise the following elements:
Un casco o estructura principal (400) parcialmente sumergido con cualquier geometría; A partially submerged hull or main structure (400) with any geometry;
- Una torre (13) soporte de un aerogenerador marino, situada justo encima del casco de la plataforma flotante (100); - A tower (13) supporting an offshore wind turbine, located just above the hull of the floating platform (100);
Un aerogenerador marino completo, cuya góndola (14) está instalada encima de la torre (13) correspondiente; A complete marine wind turbine, whose nacelle (14) is installed on top of the corresponding tower (13);
- Un contrapeso (1) central, situado en el eje central (300) de simetría de la plataforma flotante (100), colgado de los tramos centrales (6) de todas las líneas de fondeo (200). En su interior hay una serie de tanques de lastre o cámaras inundables, que cumplen las siguientes restricciones: Con todos los tanques de lastre vacíos, el contrapeso (1) central tiene una flotabilidad ligeramente positiva (flota). Con uno o varios de los tanques inundados, la flotabilidad del contrapeso (1) central es ligeramente negativa (se hunde). Con todos los tanques de lastre inundados, el peso aparente (neto) del contrapeso (1) central es grande (por ejemplo, al menos equivale al 15% del peso total de la plataforma flotante (100));
- 4 ó 6 brazos estructurales salientes (12) para soporte de las líneas de fondeo- A central counterweight (1), located in the central axis (300) of symmetry of the floating platform (100), hung from the central sections (6) of all anchoring lines (200). Inside there is a series of ballast tanks or floodable chambers, which meet the following restrictions: With all the ballast tanks empty, the central counterweight (1) has a slightly positive buoyancy (floats). With one or more of the tanks flooded, the buoyancy of the central counterweight (1) is slightly negative (it sinks). With all ballast tanks flooded, the apparent (net) weight of the central counterweight (1) is large (eg at least 15% of the total weight of the floating platform (100)); - 4 or 6 protruding structural arms (12) to support the mooring lines
(200), dispuestos radialmente alrededor del eje central (300) de simetría del casco de la plataforma flotante (100). De los extremos (121 , 122) de cada brazo estructural saliente (12) cuelgan las poleas exteriores (primeros medios de fijación rotativos (3)) de las líneas asociadas a cada brazo estructural saliente (12). Estas poleas pueden ser simples (de una roldana) o múltiples (de varias roldanas superpuestas); (200), arranged radially around the central axis (300) of symmetry of the hull of the floating platform (100). From the ends (121, 122) of each protruding structural arm (12) hang the outer pulleys (first rotatable fixing means (3)) of the lines associated with each protruding structural arm (12). These pulleys can be simple (with one sheave) or multiple (with several superimposed sheaves);
- De las dos poleas, polea interior (2) y polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) de cada brazo estructural saliente (12) cuelga el cable de fondeo. El tramo central (6) del cable de fondeo cuelga de la polea interior (2) y se sujeta en el contrapeso (1 ) central. El tramo de fondo (8) del cable de fondeo cuelga de la polea exterior (primer medio de fijación rotativo (3)) y se sujeta en el anillo de fondeo, en los pesos de fondo (4) o en anclajes fijados en el lecho o fondo marino (5). El cable de fondeo puede ser simple (un solo cable) o múltiple (varios cables). - The anchoring cable hangs from the two pulleys, the inner pulley (2) and the outer pulley (first rotary fixing means (3)) of each protruding structural arm (12). The central section (6) of the anchoring cable hangs from the inner pulley (2) and is held in the central counterweight (1). The bottom section (8) of the mooring cable hangs from the outer pulley (first rotating fixing means (3)) and is fastened to the mooring ring, to the bottom weights (4) or to anchors fixed to the bed. or seabed (5). The anchor cable can be simple (a single cable) or multiple (several cables).
El casco o estructura principal (400) de la plataforma flotante (100) tiene dos condiciones de carga principales: una condición de transporte, en la que todos sus tanques de lastre están vacíos y flota libremente con una línea de flotación (21) característica y una condición de operación, en la que todas las líneas de fondeo (200) están conectadas al fondo marino (5) y soportan el peso neto del contrapeso (1) central. Alguno de sus tanques de lastre pueden estar total o parcialmente llenos para que su línea de flotación (21) coincida con la línea de flotación de proyecto (calado de operación (22)). The hull or main structure (400) of the floating platform (100) has two main loading conditions: a transportation condition, in which all its ballast tanks are empty and it floats freely with a characteristic waterline (21), and an operating condition, in which all the mooring lines (200) are connected to the seabed (5) and support the net weight of the central counterweight (1). Some of its ballast tanks may be totally or partially full so that its waterline (21) coincides with the project waterline (operating draft (22)).
Según una posible forma de realización, la plataforma flotante (100) comprende los siguientes elementos: According to a possible embodiment, the floating platform (100) comprises the following elements:
- Cuatro flotadores o elementos de flotación (500) cilindricos, separados del eje central (300) de la plataforma flotante (100), distribuidos uniformemente por todo su alrededor. La línea de flotación (21) en la condición de lastre está situada a media altura de estos flotadores, definiendo en ellos dos volúmenes, la zona sumergida (15) y la zona emergente (16) o emergida (el resto del flotador). En
condición de lastre (traslado de la plataforma flotante (100)) la superficie de su flotación le proporciona toda la estabilidad que necesita para las operaciones de traslado. En la condición de operación, los flotadores están totalmente sumergidos y no aportan estabilidad; - Four cylindrical floats or flotation elements (500), separated from the central axis (300) of the floating platform (100), evenly distributed around it. The waterline (21) in the ballast condition is located at half height of these floats, defining two volumes in them, the submerged zone (15) and the emerging zone (16) or emerged (the rest of the float). In ballast condition (floating platform transfer (100)) your floatation surface gives you all the stability you need for transfer operations. In the operating condition, the floats are fully submerged and do not provide stability;
- cuatro patas o radios (600), de forma aproximadamente prismática, inclinadas respecto a la vertical, que unen cada uno de los flotadores o elementos de flotación (500) con el resto de la plataforma flotante (100). En la condición de lastre están totalmente fuera del agua, pero en la condición de operación, tienen una parte sumergida o zona de radio sumergida en condición de operación (17) y otra parte o zona nunca sumergida (18) por encima de la flotación o del calado de operación (22). En la condición de operación (o proyecto) la plataforma flotante (100) no tiene estabilidad ‘per se’; - Four legs or spokes (600), approximately prismatic in shape, inclined with respect to the vertical, which join each of the floats or flotation elements (500) with the rest of the floating platform (100). In the ballast condition, they are completely out of the water, but in the operating condition, they have a submerged part or area with a radius submerged in operating condition (17) and another part or area never submerged (18) above the waterline or of the operating draft (22). In the operating condition (or project) the floating platform (100) does not have stability 'per se';
- cuatro brazos estructurales salientes (12) dispuestos radialmente, aproximadamente horizontales, que sirven de soporte de las poleas del sistema de fondeo; - four protruding structural arms (12) arranged radially, approximately horizontal, which serve as support for the pulleys of the anchoring system;
- Un anillo estructural (19) reforzado y resistente, en la base de la superestructura (20), en el que se sujetan las patas o radios (600) que van a los flotadores y los brazos estructurales salientes (12) que soportan las líneas de fondeo (200); - A reinforced and resistant structural ring (19), at the base of the superstructure (20), in which the legs or spokes (600) that go to the floats and the protruding structural arms (12) that support the lines are attached. funding (200);
- La superestructura (20) sobre el anillo estructural (19) reforzado, que sirve como base para la torre (13) del aerogenerador y en cuyo interior se pueden situar los equipos eléctricos del aerogenerador o los sistemas de conexión eléctrica con el resto de aerogeneradores del parque eólico; - The superstructure (20) on the reinforced structural ring (19), which serves as the base for the tower (13) of the wind turbine and inside which the electrical equipment of the wind turbine or the electrical connection systems with the rest of the wind turbines can be located. of the wind farm;
La torre (13) y el aerogenerador. The tower (13) and the wind turbine.
Según otra posible forma de realización, la plataforma flotante (100) comprende los siguientes elementos:
- Un casco o estructura principal (400) cilindrica de eje vertical, con tres zonas diferenciadas: la parte inferior o zona sumergida (15), que está sumergida en la condición de lastre, la parte superior o zona nunca sumergida (18) que siempre está por encima de la flotación o calado de operación (22) y la zona intermedia o zona emergente (16) o emergida, que está entre la flotación de lastre y la de proyecto; According to another possible embodiment, the floating platform (100) comprises the following elements: - A hull or main structure (400) cylindrical with a vertical axis, with three differentiated zones: the lower part or submerged zone (15), which is submerged in the ballast condition, the upper part or never submerged zone (18) that always it is above the flotation or operating draft (22) and the intermediate zone or emerging zone (16) or emerged, which is between the ballast flotation and the project;
- cuatro brazos estructurales salientes (12) que soportan las poleas del sistema de fondeo, sujetos a la parte superior o zona nunca sumergida (18) del casco, donde de cada uno de los brazos estructurales salientes (12) cuelga una línea de fondeo (200); - Four protruding structural arms (12) that support the mooring system pulleys, attached to the upper part or never submerged area (18) of the hull, where a mooring line hangs from each of the protruding structural arms (12) ( 200);
- Un anillo de fondeo, que agrupa los cuatro pesos de fondo (4), que le proporciona la estabilidad necesaria a la plataforma flotante (100) (según esta forma de realización con casco cilindrico) durante las operaciones de traslado e instalación, y es incompatible con el uso de anclajes prefijados al fondo marino (5), pues no tiene estabilidad propia. - An anchoring ring, which groups the four bottom weights (4), which provides the necessary stability to the floating platform (100) (according to this embodiment with a cylindrical hull) during transfer and installation operations, and is incompatible with the use of pre-fixed anchors to the seabed (5), since it does not have its own stability.
Según otra realización alternativa, la plataforma flotante (100) comprende los siguientes elementos: con cuatro brazos (y por tanto con cuatro lí-neas de fondeo y cuatro patas). Los elementos principales y característicos de su geometría son: According to another alternative embodiment, the floating platform (100) comprises the following elements: with four arms (and therefore with four mooring lines and four legs). The main and characteristic elements of its geometry are:
- El casco sumergido está formado por un anillo de flotación (700) esbelto, de gran diámetro (comparado con su altura o espesor), que en la condición de lastre tiene dos partes, una zona sumergida (15) que siempre está sumergida y otra zona emergente (16) o emergida, que en la condición de lastre está por encima de la línea de flotación (21), pero que en operación está totalmente sumergida;
- Cuatro patas o radios (600), inclinadas respecto a la vertical, uniformemente distribuidas, que unen el casco sumergido con el anillo estructural (19) resistente; - The submerged hull is formed by a slender flotation ring (700), with a large diameter (compared to its height or thickness), which in the ballast condition has two parts, a submerged area (15) that is always submerged and another emerging zone (16) or emerged, which in the ballast condition is above the waterline (21), but in operation it is totally submerged; - Four legs or radios (600), inclined with respect to the vertical, uniformly distributed, which join the submerged hull with the resistant structural ring (19);
- Cuatro brazos estructurales salientes (12) que sujetan las poleas y las líneas de fondeo (200) del sistema de fondeo; estos cuatro brazos estructurales salientes (12) se sujetan en el casco sumergido y también están bastante inclinados respecto a la vertical; - Four protruding structural arms (12) that hold the pulleys and anchoring lines (200) of the anchoring system; these four protruding structural arms (12) are attached to the submerged hull and are also quite inclined with respect to the vertical;
- Los tramos centrales (6) de todas las sublíneas (200c, 200d) de fondeo van desde las poleas interiores (2) al contrapeso (1), pasando a través del hueco interior del anillo de flotación (700) que forma el casco o estructura principal (400) sumergida. - The central sections (6) of all the anchoring sublines (200c, 200d) go from the inner pulleys (2) to the counterweight (1), passing through the inner hole of the flotation ring (700) that forms the hull or main structure (400) submerged.
Para aquellas plataformas flotantes (100) que son estables “per se” en la condición de lastre, se puede seguir la siguiente secuencia simplificada de fases de instalación: For those floating platforms (100) that are stable "per se" in the ballast condition, the following simplified sequence of installation phases can be followed:
- Se construye la plataforma (100) por cualquier procedimiento convencional de la construcción naval y se bota (se echa al agua). Se construye también el contrapeso (1) central, se vacían todos sus tanques de lastre y se bota; - The platform (100) is built by any conventional shipbuilding procedure and is launched (thrown into the water). The central counterweight (1) is also built, all its ballast tanks are emptied and it is launched;
- Se termina de instalar todos los equipos a bordo, incluyendo la torre (13) y el aerogenerador, la plataforma flota ahora en su condición de lastre y es perfectamente estable con todos los tanques de lastre vacíos; - All the equipment on board has been installed, including the tower (13) and the wind turbine, the platform now floats in its ballast condition and is perfectly stable with all the ballast tanks empty;
- Se fijan los anclajes de fondo de la plataforma flotante (100) en su lugar de destino (mediante pilotes, pesos de fondo (4), un anillo de fondeo o cualquier otro sistema convencional de fondeo), se instalan los tramos inferiores del tramo de fondo (8) y se enganchan de una boya (9) intermedia, que tiene una flotabilidad un poco superior al peso propio de los cables que la unen al fondo; la boya (9) queda flotando a media altura, todas a la misma profundidad;
- Se traslada la plataforma flotante (100) y el contrapeso (1 ) a su lugar de destino, mediante el uso de un remolcador convencional. Se sitúa el contrapeso (1) central debajo del eje de la plataforma flotante (100); - The bottom anchors of the floating platform (100) are fixed at their destination (by means of piles, bottom weights (4), an anchoring ring or any other conventional anchoring system), the lower sections of the section are installed bottom (8) and are hooked to an intermediate buoy (9), which has a buoyancy slightly higher than the own weight of the cables that join it to the bottom; the buoy (9) remains floating at half height, all at the same depth; - The floating platform (100) and the counterweight (1) are transferred to their destination, using a conventional tugboat. The central counterweight (1) is located under the axis of the floating platform (100);
- Se conectan los cables de todas las sublíneas (200c, 200d) de fondeo tanto al contrapeso (1) central como a las boyas (9) intermedias; en este momento los cables quedan flojos, pues son algo más largos que las distancias reales entre el contrapeso (1), las poleas exteriores (primeros medios de fijación rotativos (3)) y las boyas (9) intermedias; - The cables of all the anchoring sublines (200c, 200d) are connected both to the central counterweight (1) and to the intermediate buoys (9); At this moment, the cables are slack, since they are somewhat longer than the actual distances between the counterweight (1), the outer pulleys (first rotating fixing means (3)) and the intermediate buoys (9);
- Se arrastra la plataforma flotante (100) lateralmente (con el remolcador), hasta que se tensen ligeramente los cables del sistema de fondeo; - The floating platform (100) is towed laterally (with the tug), until the anchoring system cables are slightly taut;
- Se inundan muy lentamente los tanques de lastre del contrapeso (1); cuando el contrapeso (1) alcanza una densidad aparente igual a la del agua de mar, empieza a hundirse, arrastrando a la plataforma flotante (100) hacia su posición de proyecto; - The counterweight ballast tanks (1) are flooded very slowly; when the counterweight (1) reaches an apparent density equal to that of seawater, it begins to sink, dragging the floating platform (100) towards its project position;
- A medida que crece la densidad aparente del contrapeso (1 ), aumenta la tensión en los cables y la plataforma flotante (100) comienza a hundirse lentamente. Cuando todos los tanques de lastre del contrapeso (1) central están llenos, la plataforma flotante (100) está casi en su calado de proyecto o calado de operación (22); - As the apparent density of the counterweight (1) increases, the tension in the cables increases and the floating platform (100) begins to sink slowly. When all the ballast tanks of the central counterweight (1) are full, the floating platform (100) is almost at its design draft or operating draft (22);
- Se corrige el calado de la plataforma flotante (100) llenando total o parcialmente alguno de los tanques de lastre o cámaras inundables de la plataforma flotante (100) (de los elementos de flotación (500) o del anillo de flotación (700)); - The draft of the floating platform (100) is corrected by totally or partially filling any of the ballast tanks or floodable chambers of the floating platform (100) (of the flotation elements (500) or of the flotation ring (700)) ;
Se realiza la conexión eléctrica de la plataforma flotante (100) con el resto del parque eólico.
En este momento, la plataforma flotante (100) está totalmente operativa. The electrical connection of the floating platform (100) with the rest of the wind farm is made. At this time, the floating platform (100) is fully operational.
Para aquellas plataformas flotantes (100) que son estables “per se” en la condición de lastre, se puede seguir la siguiente secuencia simplificada de fases de desinstalación (inversa a la secuencia de fases de instalación descrita anteriormente): For those floating platforms (100) that are stable "per se" in the ballast condition, the following simplified sequence of uninstall phases can be followed (inverse of the sequence of installation phases described above):
- Se desconecta eléctricamente la plataforma flotante (100) del resto del parque eólico; - The floating platform (100) is electrically disconnected from the rest of the wind farm;
Se vacían los tanques de lastre o cámaras inundables de la plataforma flotante (100) (de los elementos de flotación (500) o del anillo de flotación (700)); The ballast tanks or floodable chambers of the floating platform (100) are emptied (of the flotation elements (500) or of the flotation ring (700));
- Se vacían los tanques de lastre o cámaras inundables del contrapeso (1) central, mediante bombas hidráulicas o inyectando aire comprimido en su interior; - The ballast tanks or floodable chambers of the central counterweight (1) are emptied, by means of hydraulic pumps or by injecting compressed air inside;
- A medida que el contrapeso (1) va perdiendo peso neto, los cables de las líneas de fondeo (200) se destensan; la plataforma flotante (100) va elevándose lentamente y el contrapeso (1) se acerca a la superficie; - As the counterweight (1) loses its net weight, the anchoring line cables (200) loosen; the floating platform (100) slowly rises and the counterweight (1) approaches the surface;
- Cuando los flotadores o elementos de flotación (500) sumergidos de la plataforma flotante (100) llegan a la superficie del mar, la plataforma flotante (100) recupera toda su estabilidad y ya no necesita la estabilidad que le proporcionan los cables del sistema de fondeo; - When the submerged floats or flotation elements (500) of the floating platform (100) reach the sea surface, the floating platform (100) recovers all its stability and no longer needs the stability provided by the cables of the anchoring;
- Se engancha un remolcador a la plataforma flotante (100) y se ejerce una fuerza lateral que tienda a separar la plataforma flotante (100) de su posición de equilibrio;
- Cuando el contrapeso (1) llega a la superficie, la plataforma flotante (100) se habrá desplazado lateralmente, entonces se terminan de vaciar los tanques de lastre del contrapeso (1 ), hasta que éste adquiera toda la flotabilidad de su condición de transporte; - A tugboat is attached to the floating platform (100) and a lateral force is exerted that tends to separate the floating platform (100) from its equilibrium position; - When the counterweight (1) reaches the surface, the floating platform (100) will have moved laterally, then the ballast tanks of the counterweight (1) are emptied, until it acquires all the buoyancy of its transport condition. ;
- Se suelta el cable de arrastre del remolcador y a continuación se sueltan los enganches de todos los tramos centrales (6) del contrapeso (1) y de todos los tramos de fondo (8) de la boya (9) intermedia. En este momento, tanto la plataforma flotante (100) como el contrapeso (1) central flotan por sí mismos, con toda la estabilidad que necesitan y están preparados para ser trasladados a otra ubicación o al puerto para sus operaciones de mantenimiento.
- The tugboat's towing cable is released and then the hooks of all the central sections (6) of the counterweight (1) and of all the bottom sections (8) of the intermediate buoy (9) are released. At this moment, both the floating platform (100) and the central counterweight (1) float by themselves, with all the stability they need and are ready to be moved to another location or to the port for maintenance operations.