Nuevo diseño de buque de cascos sumergidos que puede trasladar grandes cargas a alta velocidad navegando sobre las olas y que está formado por dos cuerpos paralelos sumergidos (4),

de sección sensiblemente cilíndrica o de la mejor hidrodinámica posible, unidos entre sí mediante unos perfiles hidrodinámicos (5).

En la confluencia entre los cilindros (4) y dichos perfiles (5) se sitúan cuatro patas (3) de sección hidrodinámica adecuada que soportan una plataforma o zona de carga (2) la cual puede desplazarse (subir o bajar) sobre las patas (3) que tienen un sistema de desplazamiento vertical, hasta elevarse sobre la altura de las olas.

El conjunto de los cuerpos de desplazamiento sumergido (4) y los perfiles de unión hidrodinámicos (5) pueden cubrirse completamente con un material textil de láminas permeables de porosidad menor que el tamaño de una molécula de agua y mayor que el de una molécula e inyectar aire a presión en su interior. Las moléculas del aire inyectado salen por los poros rompiendo al salir la capa límite y separando las moléculas de agua de la zona sumergida de forma que se disminuye en un alto porcentaje el rozamiento viscoso.

La obra viva puede elevarse hasta nivel de mar para cargar y descargar material en su interior o para entrar en puertos de poco calado.

Buque de cascos sumergibles.

Sector de la invención

La presente invención se encuadra dentro del sector técnico de la navegación y diseño de buques para la realización de cualquier tipo de operaciones marítimas de carga, transporte de mercancías y personas, en utilizaciones comerciales de altura, cabotaje, pesca y deportivas y en cualquier condición de mar. Más concretamente, se encuadra dentro de la industria de diseño de buques especialmente concebidos para el abastecimiento, la instalación, la operación y el mantenimiento de plataformas oceánicas de produc- ción.

Antecedentes de la invención

En la actualidad existe una necesidad creciente de aprovechar los recursos naturales del mar para abastecer las necesidades de la población. Es por ello que se está desarrollando un gran número de plataformas o estructuras marinas, ya sean flotantes o fijas, para la producción y/o extracción de recursos.

Para el abastecimiento de materiales y equipos para su fabricación, la instalación, la operación, el mantenimiento y el abastecimiento de las mismas en producción es necesario poder disponer de buques apropiados.

Es por eso que se realizó un estudio con el propósito de encontrar un buque en el estado de la técnica que cumpliera con los requisitos que aparecen a continuación, necesarios todos ellos para poder desarrollar dichas funciones:

- Buque para transporte multipropósito. El buque deberá transportar diferentes tipos de carga, desde cargas a granel, como pueden ser cementos y áridos para la producción de hormigones y otros materiales de construcción, hasta palas de los aerogeneradores o apoyo a las operaciones de acuicultura. Estas palas pueden llegar a los 60 m de longitud por lo que deberá disponer de una cubierta accesible de esta longitud.

- Peso máximo de la carga a transportar de 3500 TPM. Sobre todo para la carga a granel se establece este límite que sin duda es el que va a definir el tamaño general del buque.

- Deberá disponer de combustible suficiente para operar durante un tiempo razonable, como una semana en trayectos cortos, o como mínimo para un viaje de ida y vuelta en trayectos más largos (máx. autonomía 2500 millas).

- Velocidad aprox. 25 nudos o superior. Tanto para las operaciones de abastecimiento como de mantenimiento se pretende que los tiempos necesarios sean mínimos o por lo menos no determinantes de una imposibilidad de atender a una emergencia.

- Navegación en olas de 8 m de altura significativa.

Estos requerimientos proponen un tipo de transporte de cargas pesadas a una relativa alta velocidad y que además se pueda mantener en unos estados de la mar eventualmente muy elevados. Todos ellos son variables, en función de la aplicación y el emplazamiento concreto en el que vaya a operar el buque, pero se fijan estos como término medio para realizar el estudio.

La solución convencional para un buque de apoyo a plataformas off-shore es el tipo de buque denominado "SUPPLY" o buque de suministros, que es una especie de remolcador con una cierta capacidad de tiro apunto fijo, a veces hasta con posicionamiento dinámico y con una cubierta muy amplia para transportar diferentes tipos de suministros, paletizados o no; además normalmente está dotado de medios de apoyo a las operaciones, como grúas, maquinillas para manejo de anclas, etc.

Un buque de este tipo se puede dimensionar para que cumpla los objetivos operativos establecidos, si bien la condición de comportamiento en la mar con alturas de olas tan elevadas producirá sin duda unos movimientos y aceleraciones altos para cualquier buque convencional monocasco.

Este tipo de buques, para una velocidad de 25 nudos requieren más de 40.000 kW de potencia.

Dado el tamaño del buque y la velocidad requerida, los buques monocasco están fuertemente limitados por la optimización de la resistencia al avance, sobre todo la debida a la formación de olas.

Así pues, se llega a la conclusión de que para enfrentarse a la alta velocidad en buques que deban transportar un peso muerto que no sea ligero hay sólo dos posibilidades:

1.- Elevar el casco fuera del agua por sustentación dinámica, mediante el uso de alas sumergidas. Esta solución no es aconsejable a partir de un determinado tamaño, porque la sustentación de las alas crece con el tamaño en función del cuadrado de la eslora (área de las alas) mientras que el peso crece con el tamaño en función del cubo de la eslora (volumen del desplazamiento), por lo que resulta difícil extrapolar a tamaños mayores el diseño de buques hidroalas que han funcionado bien en tamaños pequeños.

2.- Sumergir el desplazamiento de manera que la flotación sea lo más esbelta posible, ya que es la máxima responsable (no la única) de la resistencia por formación de olas.

Esta segunda posibilidad ha sido explorada por lo menos desde hace 20 años con multitud de prototipos, que generalmente no han llegado a cuajar en buques de serie.

Sin embargo la opción más prometedora para cumplir con dichos requisitos pasa por un buque mixto con apoyo de sustentación dinámica de alas o alerones sumergidos. Se trata de una solución tipo SWATH.

El acrónimo SWATH significa Small Waterplane Area Twinhull, es decir, es un buque de dos cascos (catamarán) con un área de la flotación pequeña. Ello se consigue adelgazando cada casco en la zona de la flotación, mientras que el volumen principal del desplazamiento del buque se lleva hacia abajo.

La ventaja de este tipo es la de reducir la resistencia por formación de olas y por lo tanto la potencia necesaria para propulsar el buque a velocidades relativamente altas.

En contra este tipo de buques tiene en general, para el mismo desplazamiento e incluso para el mismo peso muerto (que es mejor parámetro de comparación), una mayor superficie mojada, lo que conduce a unos valores más altos de la resistencia por fricción o resistencia viscosa en general. Puede decirse que en la comparación entre el concepto monocasco y el SWATH suele existir una velocidad de compromiso a partir de la cual es mejor el tipo SWATH.

En este tipo de buques, para una velocidad de 25 nudos se necesitarían del orden de 28.000 kW.

Pero el mayor problema de este tipo, para los objetivos perseguidos, es que no puede elevar su obra muerta por encima de la altura de las olas, por lo que si bien es cierto que por su geometría tiene poca resistencia por formación de ola, no puede evitar la resistencia de las olas formadas en el mar y las dificultades y riesgos de navegación con mar formada con grandes olas, por lo que en estas circunstancias no podrían realizar trabajos de O&M de plataformas de producción.

En condiciones climatológicas bonancibles, tendría complicado su trabajo en las plataformas, puesto que permaneciendo a flote, le afectarían las oscilaciones del nivel del mar por pequeñas que estas fueran y además necesitará de medios para el acceso del personal y los equipos al nivel de la plataforma y de esta al buque.

Por todo ello, la presente invención desarrolla un buque que, basándose en ciertos conceptos existentes en el estado de la técnica, evolucione sobre ellos e introduzca novedades de manera que se obtengan resultados que cumplan con los requisitos expuestos.

Descripción de la invención

El nuevo diseño de buque objeto de la presente invención se caracteriza por tener su desplazamiento formado por dos cuerpos paralelos sumergidos, de sección sensiblemente cilindrica o de la mejor hidrodinámica posible, unidos entre sí mediante unos perfiles hidrodinámicos.

En la confluencia entre los cilindros y dichos perfiles se sitúan cuatro patas de sección hidrodinámica adecuada que soportan una plataforma o zona de carga la cual puede desplazarse (subir o bajar) sobre las patas hasta elevarse sobre la altura de las olas.

En el interior de las patas, existen pistones hidráulicos de igual longitud y que atraviesan los cilindros y están unidos a unas placas tangentes y externas a los cilindros, para el apoyo de los pistones en el fondo.

La obra muerta (o parte no sumergida del buque) dispone de piñones que pueden desplazarla elevándola sobre las patas que disponen de cremallera, hasta la altura precisa para que navegue sobre el nivel del mar. El sistema piñón-cremallera puede sustituirse por cualquier sistema de desplazamiento...

1. Buque de cascos sumergibles que navega a alta velocidad transportando carga pesada caracterizado porque la obra viva (4) comprende dos cuerpos paralelos de desplazamiento sumergido (4) unidos entre sí mediante unos perfiles hidrodinámicos (5) y soportados por unas patas (3) que en su zona sumergida están formadas por unos cilindros telescópicos unidos a unas placas tangentes y externas a los cilindros, para el apoyo de los pistones en el fondo, los cuales se expanden o contraen a voluntad y se encargan de sumergir o elevar la obra viva de forma que se sumerge bajo el agua en condiciones normales de navegación y trabajo y se eleva hasta la superficie del mar en zonas de poco calado o para operaciones de carga y descarga; y donde la obra muerta (2) se puede mover entre el nivel del mar y hasta una altura por encima del nivel de las olas pues dispone de piñones que pueden desplazarla elevándola sobre las patas (3) que disponen de cremallera y donde los dos cuerpos paralelos de desplazamiento sumergido (4) sirven como depósito de mercancía a granel.

2. Buque de cascos sumergibles según reivindicación 2 caracterizado porque los cuerpos paralelos de desplazamiento sumergido (4) unidos a los perfiles hidrodinámicos (5) se cubren completamente con un material textil de láminas permeables de porosidad menor que el tamaño de una molécula de agua y mayor que el de una molécula de aire y se inyecta aire a presión en su interior que sale por los poros rompiendo al salir la capa límite y separando las moléculas de agua de la zona sumergida de forma que se disminuye en un alto porcentaje el rozamiento viscoso.

3. Buque de cascos sumergibles según reivindicación 1 caracterizado porque sobre la obra muerta (2) se sitúa la sala de máquinas, motores, el puente de mando y la zona de habilitación de las personas (1).

4. Buque de cascos sumergibles según reivindicación 1 caracterizado porque la propulsión es de tipo azimutal y cuenta con timón de profundidad (6).