Mejoras en el sistema de construcción de instalaciones marinas flotantes fondeadas, mediante módulos normalizados interconectables.

Sistema de construcción de estructuras marinas flotantes mediante varios módulos normalizados que se pueden conectar de múltiples formas.

Contiene un módulo central, en el que están instalados todos los servicios que puedan necesitar la instalación y los equipos que distribuyen energía y controlan el resto de los módulos, a la vez que controla el sistema de llenado y vaciado de los tanques de lastre de los demás módulos mediante un circuito de tuberías interconectadas, con válvulas de llenado telecontroladas desde el módulo central.

El método de conexión entre los módulos es desmontable y autoalineable, basado en zonas de unión normalizadas que le permite conectarlos en una o varias caras (en ángulos de 120 grados), aumentando la resistencia de la unión. La forma de los módulos es tal que les confiere a ellos y al conjunto un excelente comportamiento en olas (mínimos movimientos).

Adición a la patente P201300987: Mejoras en el sistema de construcción de instalaciones marinas flotantes fondeadas, mediante módulos normalizados interconectables.

Objeto de la Invención

La presente memoria descriptiva se refiere una mejora en la forma de los módulos que constituyen la patente de Invención P201300987 presentada por el mismo autor (el título de la solicitud es prácticamente el mismo) . 10

El objetivo concreto de esta mejora es múltiple.

- Simplifica el sistema de módulos, reduciéndolos a dos modelos básicos, de esta manera, se simplifica el proyecto de detalle de cada aplicación y se estandarizan los 15 procesos de fabricación posteriores.

- Se simplifica la forma de las zonas de unión entre módulos, para hacerlas más eficientes.

-Permite la incorporación de nuevos módulos para otras aplicaciones no previstas actual mente, derivados del diseño base que se presenta.

- Se reduce el número de módulos que se pueden conectar simultáneamente, para reducir los esfuerzos en la estructura y así poder simplificarla y abaratarla. 25

- Se presentan varias aplicaciones concretas a diferentes necesidades industriales y de ámbito marino, utilizando los módulos propuestos.

Esta invención comparte objetivos, campo de aplicación y realizaciones preferentes con 30 la solicitud de patente antes citada. Tan sólo se incluyen en esta memoria los aspectos novedosos de la presente solicitud, o los que sean necesarios para comprender el modelo propuesto.

Campos de aplicación de la invención 35

En la industria pesquera, el módulo central puede actuar como buque factoría para el procesado de las capturas y como almacén de productos elaborados hasta que un buque de carga refrigerada los transporte a tierra. También se puede conectar un módulo de dique de reparaciones, que permita elevar los buques pesqueros de tamaño pequeño y 40 mediano (menores de 60 metros) y realizar reparaciones o modificaciones en los mismos, sin necesidad de abandonar el caladero. También puede añadirse un módulo de almacenamiento de combustible, como estación de repostaje para el resto de la flota.

En la construcción naval en general, se puede utilizar como astillero flotante, para 45 reforzar las zonas portuarias en las que la falta de espacio libre en tierra no permita ampliar los astilleros ya existentes. Uniendo dos módulos de dique en línea, se pueden reparar buques de hasta 140m

El campo en que sería de mayor aplicación, es el turismo y los deportes náuticos. El 50 hecho de poder desplazarlos a los mejores entornos naturales de una región, su aspecto novedoso y su buen comportamiento en olas, hace que sea más adecuado para esta aplicación que un buque de crucero convencional.

Puede servir como base para eventos relacionados con los deportes náuticos (vela, submarinismo) o como alojamiento para actividades de ocio y aprovechamiento de 5 entornos marinos privilegiados. El conjunto se complementaría con un sistema de trasporte de viajeros hasta la costa, formado por embarcaciones rápidas con capacidad para 20 o 40 pasajeros.

Se podría utilizar también como base de investigaciones de biología marina (sería 10 suficiente un módulo central sin módulos periféricos) , como soporte para una unidad desaladora, para generar agua dulce (que se trasladaría a tierra mediante tuberías o barcazas) , o como soporte para un hospital flotante, que diese asistencia a zonas de catástrofes naturales.

Utilizando la opción de módulo central con tres módulos dispuestos en forma de estrella, se puede emplear como hotel flotante en zonas de alta densidad de población o como centro de negocios con carácter extraterritorial, si se fondea el conjunto a más de 20 millas de la costa, en la zona correspondiente a aguas internacionales, o bien cerca de ciudades costeras en las que no hay espacio de tierra disponible para construir estas 20 instalaciones.

Antecedentes de la Invención

El antecedente directo de esta invención es la patente de invención antes citada, pues 25 trata sobre el mismo sistema, mejorando la forma y funcionalidad de los módulos allí propuestos.

Descripción de la invención

El sistema que se propone como mejora, implica la simplificación de los módulos, el tipo de uniones y la estandarización de los elementos.

En este sistema, la módulo de control (que incluye casi todos los equipos que dan servicio al conjunto de la instalación) siempre es hexagonal, puede haber varias 35 conectadas en el sistema formando un "bloque central", pero sólo una de ellas tendría el equipamiento completo.

Los módulos perimetrales básicos son rectangulares, pero las uniones con el módulo central son siempre del mismo tipo. No se pueden conectar dos módulos (periféricos) 40 entre sí en línea, pues sólo tienen conexiones de unión en una de sus caras.

Se contempla la utilización de módulos mixtos, idénticos en forma al módulo de control, pero que son especializados para tareas concretas y que no incorporan los equipos de máquinas 45

El sistema está abierto para poder añadir módulos especiales (en general de mayor tamaño) , que se conectan al módulo (o bloque) de control en más de una cara.

Forma de los módulos

La forma de los módulos es una de las principales innovaciones de esta propuesta, pues simplifica mucho el diseño, a la vez que aumenta las posibilidades del sistema y mejora el comportamiento hidrodinámico del conjunto. 5

El módulo de control (figura 2) , está formada por una estructura resistente y unos elementos adicionales que la complementan y mejoran sus prestaciones.

La estructura resistente está formada por dos anillos hexagonales, uno sumergido (2) y 10 otro por encima del nivel del mar (1) unidos mediante seis columnas verticales (3) colocadas en los vértices del hexágono, que pueden estar reforzadas por otras seis columnas inclinadas (4) , formando una celosía (si se espera que la estructura esté sometida a grandes esfuerzos mecánicos) .

Si no se prevé que el sistema vaya a tener muchos módulos periféricos, las columnas diagonales no son necesarias y se pueden suprimir. En cada cara del prisma resultante (o sea del módulo) , hay cuatro zonas de unión, dos zonas prominentes (5) y otras dos huecos (6) dispuestos alternados, para que sea posible unirlos con otros módulos.

La estructura resistente se complementa con una placa sumergida que completa el anillo inferior (8) , que permite alojar los equipos de cámara de máquinas (13) y aporta flotabilidad a todo el conjunto. En la parte superior se completa con uno o más niveles de superestructuras (7) que contienen alojamientos, oficinas, talleres o zonas de recreo comunes. 25

Los niveles superiores pueden ser un disco completo o tan solo un anillo (como se ve en la figura incluida) , en cuyo centro hay una columna (11) con un ascensor y varios troncos de escaleras, que permiten acceder fácilmente a la cámara de máquinas (colocada en la parte central de la placa sumergida) . 30

Sobre la columna hay un disco (9) que contiene el puente de gobierno del módulo de control y que está unido al resto de la superestructura mediante tres columnas inclinadas (12) con escaleras por las que se puede acceder al puente.

Cada módulo perimetral rectangular (figuras 3 y 4) contiene una estructura resistente formada por dos anillos de forma rectangular, uno sumergido (15) y otro por encima del nivel del mar (14) , cada uno de ellos está formado por dos vigas longitudinales y tres vigas transversales de refuerzo. Los dos anillos están unidos entre sí por una celosía de columnas inclinadas (4) que transmiten los esfuerzos que se originan en la estructura. 40

El módulo se completa con una plataforma elevada (1) sobre la que se colocan todos los equipos que vaya a llevar el módulo y con unos tanques sumergidos (2) , que al unirse a la estructura resistente sumergida forman otra placa, que aporta la flotabilidad necesaria al conjunto. El casco sumergido dispone de unos orificios de gran tamaño (13) , que 45 permiten el paso del agua de la parte superior a la inferior de la placa (para mejorar su comportamiento hidrodinámico del módulo) .

En la cara frontal del módulo, hay cuatro zonas de unión (idénticas a las del módulo central) , que permiten la unión rígida entre los distintos módulos del sistema. De estas 50 cuatro zonas, dos son macho (5) y dos hembra (6) .

El módulo perimetral hexagonal, (figura 1) es de forma idéntica al módulo de control, en el que se suprimen los equipos de cámara de máquinas, toda la parte sumergida se emplea como tanques de lastre o flotabilidad y la superestructura...

1. Módulo flotante estandarizado, para la construcción de estructuras navales complejas, industriales o de ocio, que se caracteriza porque:

- Está formado por dos cascos prismáticos poligonales de eje vertical (uno sumergido y otro elevado por encima de la flotación) unidos por columnas esbeltas dispuestas en forma de celosía en todo su contorno o por columnas verticales de sección transversal aplanada (abiertas en forma de abanico en sus extremos) , alineadas con el contorno del polígono y colocadas en sus vértices. 10

- La forma en planta de los módulos es un hexágono regular con los vértices achaflanados o un rectángulo, cuya longitud está comprendida entre 1.5 y 2 veces la anchura del módulo.

- Dispone de zonas de conexión en alguna de sus caras verticales (en una o en varias caras) para poder unir dos o más módulos entre sí, que pueden desmontarse o volver a unirse en otras posiciones relativas. Estas zonas de unión están estandarizadas y son idénticas en todos los módulos que van a formar la estructura total. En casos especiales, las zonas de unión pueden soldarse para mejorar su resistencia mecánica, pero incluso 20 en ese caso, se pueden volver a soltar, sin más que eliminar las soldaduras mediante oxicorte.

- Cada módulo contiene dos grupos de tanques de lastre especiales, que se llenan o vacían por gravedad (sin consumir energía) , a través de unos conductos y válvulas de un 25 tamaño tal que le permiten llenarse o vaciarse muy rápidamente, sin necesidad de bombas de trasiego.

- El área de la flotación (sección total de las columnas) es menor de un quinto del área proyectada en planta del casco elevado. 30

- El cociente entre el volumen máximo de la parte sumergida de la estructura y el área de la flotación es superior a 15 metros.

- Varios de sus tanques de lastres convencionales, dedicados a mantener el calado total 35 y la posición vertical del centro de gravedad de la estructura cuando se varía la carga útil del conjunto, están ubicados en el casco superior (muy por encima de la línea de flotación) . Se caracterizan también porque el conjunto de los tanques de lastre tienen un tamaño tal, que pueden compensar el 100% de la carga útil del módulo.

- Cada casco (sumergido o elevado) incorporan un anillo resistente en todo su contorno al que se unen las columnas, que constituye una estructura indeformable. El anillo tiene un espesor (en planta) comprendido entre vez y media y dos veces el espesor de las columnas en su zona más esbelta.

- Sus columnas verticales tienen una parte recta de sección constante en su parte central, se abren en forma de abanico en los extremos, para conectarse en su borde con los dos anillos estructurales de los cascos. La parte exterior de las columnas es vertical, el abanico está solo en la parte interior y en los dos laterales de cada columna.

2. Módulo de control con todas las características de la reivindicación nº 1, que se caracteriza también porque:

- Incluye todos los equipos y servicios de máquinas necesarios en una instalación flotante (como un buque cualquiera) y que comparte estos servicios con el resto de módulos a 5 través de las conexiones que se realizan en las zonas de unión de los módulos. Entre otros servicios, proporciona al resto de módulos: generación eléctrica, suministro de combustible, gestión y trasiego de lastres. Incluye el puente de gobierno, la sala de máquinas, alojamientos para la tripulación, salas de recreo, comedores, etc.

- Dispone de un sistema de fondeo mediante cadenas, que lo unen elásticamente al fondo y que garantiza que se mantendrá su ubicación, independientemente del estado de la mar (olas y corrientes marinas) y del viento.

- Su forma en planta es un hexágono regular de esquinas achaflanadas, incluye también 15 un puente de gobierno soportado por una columna central apoyada en el centro del casco sumergido.

Su casco superior es un anillo, con una parte hueca en su centro.

- Tiene zonas de conexión con otros módulos en todas sus caras, aunque para ciertas aplicaciones basta con que tenga zonas de unión en tres caras alternas.

3. Módulo perimetral hexagonal, de forma exterior idéntica a la descrita en la reivindicación nº 2, pero que se caracteriza porque: 25

- No es autónomo, para operar se debe unir necesariamente a un módulo de control, esta unión es desmontable, se puede separar o volver a unirlo cuando se desee.

- Solo tiene zonas de unión con otros módulos en tres caras consecutivas. Para algunas 30 aplicaciones especiales puede tener solo una o dos zonas de unión.

- No tiene los equipos y servicios de máquinas descritos en la reivindicación nº 2.

Recibe todos estos servicios del módulo de control al que está unido a través de las 35 conexiones de las zonas de unión sumergidas.

- No tiene sistema de fondeo propio.

- Incorpora elementos adicionales que lo personalizan para poder cumplir con las tareas 40 que tiene asignadas. Los elementos pueden ser cubiertas adicionales (con talleres, alojamientos o almacenes) , grúas, plataformas móviles, espacios de carga, tanques especiales de carga, etc.

Puede suprimirse parte del casco elevado para formar dársenas en el interior del módulo. 45

4. Módulo perimetral rectangular con todas las características de la reivindicación nº 1 y con un funcionamiento operativo similar a la reivindicación nº 3, que se caracteriza también porque:

- Su forma en planta es rectangular.

- Las columnas que unen el casco sumergido y el casco elevado son esbeltas y están dispuestas en forma de celosía por todo el contorno del módulo.

- Solo tiene una zona de unión en uno de sus extremos y debe unirse obligatoriamente

a un módulo de forma hexagonal. 5

- No tiene los equipos y servicios de máquinas descritos en la reivindicación nº 2.

Recibe todos estos servicios del módulo de control al que está unido.

- No tiene sistema de fondeo propio.

- Incorpora elementos adicionales que lo personalizan para poder cumplir con las tareas que tiene asignadas. Los elementos pueden ser cubiertas adicionales (con talleres, alojamientos o almacenes) , grúas, plataformas móviles, espacios de carga, tanques 15 especiales de carga, etc. Puede suprimirse parte del casco elevado para formar dársenas en el interior del módulo.

5. Sistema de unión de los módulos definidos en la reivindicación nº 1, compuesto por cuatro zonas de unión estandarizadas, dos en la estructura resistente del anillo elevado y 20 dos en la estructura resistente del anillo sumergido, todos ellos junto a los vértices de cada cara. Estas zonas tienen una configuración machihembrada troncocónica (igual en todas las caras) , para poder conectar dos caras cualesquiera de dos módulos cualesquiera. Todas las zonas de unión se caracterizan porque:

- Están formadas por una cámara extremadamente reforzada, cuyo techo y suelo forman parte de las dos cubiertas que definen el anillo estructural del casco en el que están ubicadas, sus paredes interiores están unidas a mamparos estructurales de dicho anillo. La pared exterior de esta cámara es la que forma una protuberancia (en la unión macho) o un hueco (en la unión hembra) troncocónicos. 30

- Las zonas sumergidas contienen conexiones para comunicar los circuitos de lastre de los módulos a unir, protegidas por válvulas de cierre y que se conectan entre sí mediante manguitos desmontables.

- Las zonas elevadas, contienen conexiones para los circuitos eléctricos, de control y servicios varios (como el sistema contra incendios) de los dos módulos a unir.

- Tienen una puerta estanca (que abre hacia afuera) que permite comunicarlas con el resto del módulo, así como el paso de un módulo a otro. 40

- Cuando no hay un módulo conectado, las cámaras están abiertas a la intemperie (las del casco elevado) o at mar (las del casco sumergido) . Pueden disponer de una tapa no hermética que las protegería de las incrustaciones marinas.

- La pared exterior es una brida de gran tamaño (solo el contorno) mediante la que se unen de forma atornillada los dos módulos (en lugar de tornillos, puede tener elementos de bloqueo rápido como los que se usan para sujetar contenedores) . En los módulos que no se van a separar nunca (por ejemplo un hotel) , la unión de las dos bridas es soldada.

- Una bomba de achique especial para vaciar las dos cámaras (de las uniones sumergidas de los dos módulos en contacto) , una vez realizada la unión.

Los módulos se pueden conectar entre si dos a dos, o uniendo varios módulos por 3 o 4 caras simultáneamente, formando una unión mucho más resistente. 5

6. Sistema de control de lastres de los módulos descritos en las reivindicaciones 2, 3, y 4, que permite mantener constante el calado de la estructura aunque varíe la carga que hay sobre ella, que contiene:

- Una o dos bombas de impulsión de lastre ubicadas en el módulo de control.

- Uno o dos colectores de aspiración e impulsión de lastre en cada módulo, que se conectan a los colectores de otros módulos, mediante manguitos desmontables colocados en todas las zonas de unión sumergidas. 15

- Uno o varios tanques de lastre correctores de calado y estabilidad, ubicados en el casco superior (muy por encima de la línea de flotación) .

- Tanques de lastre convencionales, tuberías auxiliares, válvulas, indicadores de nivel y 20 otros elementos auxiliares que forman un circuito capaz de llenar o vaciar cualquier tanque de lastre de cualquiera de los módulos conectados entre sí, empleando solo las dos bombas de impulsión del módulo de control.

7. Sistema de elevación y hundimiento rápido del conjunto formado por uno o varios 25 módulos definidos en las reivindicaciones 2, 3 y 4, que en cada módulo contiene:

- Un grupo de tanques especiales, denominados de emersión rápida y que están colocados en el casco elevado, cuya capacidad es ligeramente superior al volumen de la parte sumergida de las columnas que unen el casco elevado y el sumergido. 30

- Otro grupo de tanques especiales, denominados de inmersión rápida y que están colocados en el casco sumergido, cuya capacidad es ligeramente superior al volumen de la parte emergida de las columnas.

- Una o varias válvulas de gran diámetro, para el llenado de los tanques de inmersión, que toman el agua directamente del mar por inundación directa (sin consumo de energía) .

- Una o varias válvulas de gran diámetro, para el vaciado de los tanques de emersión, 40 que descargan el agua directamente por encima de la línea de flotación (sin consumo de energía) .

- Elementos auxiliares convencionales (tuberías y válvulas) , para trasvasar lentamente el agua de los tanques de inmersión a los tanques de emersión, después de una maniobra 45 de inmersión rápida.

8. Procedimiento de elevación v hundimiento rápido para operar el sistema definido en la reivindicación nº 7, según el cual se sigue la secuencia siguiente:

- Para hundir la estructura se abren las válvulas de llenado de los tanques de inmersión, los cuales se llenan automáticamente (sin consumo de energía) por efecto de la presión hidrostática del agua que rodea el tanque.

- Cuando los tanques de inmersión están llenos, se cierran las válvulas de llenado 5 correspondientes y se transvasa toda el agua que hay en su interior a los tanques de emersión, con el sistema de control de lastres definido en la reivindicación nº 6.

- Para elevar la estructura, simplemente se abren las válvulas de vaciado de los tanques de emersión, que al vaciarse de forma automática (sin consumo de energía) , elevan toda 10 la estructura a su posición de proyecto.

- Cuando los tanques de emersión están totalmente vacíos, se cierran las válvulas de vaciado y la estructura queda preparada para volver a repetir el mismo ciclo de inmersión-emersión. 15

9. Módulos periféricos, correspondientes a las reivindicaciones 3 y 4, personalizados para aplicaciones concretas, mediante la incorporación de alguno de los elementos siguientes:

- Tanques esféricos para el almacenamiento de gases licuados. 20

- Tanques de almacén de combustible, cargas liquidas o productos químicos variados

- Sistemas de trasiego de gases/líquidos formados por bombas tuberías, sistemas de accionamiento y control, etc. 25

- Plataformas adicionales en el casco superior que amplían la superficie de carga, con elementos de fijación para contenedores o carga seca en general.

- Huecos en el casco superior, que se completan con una plataforma móvil para subir o 30 bajar embarcaciones, así como talleres de reparación y carenado de buques, alojamientos para los trabajadores, grúas para el manejo de cargas pesadas, etc.

10. Estructuras complejas formadas por la unión de varios módulos como los descritos en las reivindicaciones nº 2, 3, 4 y 9, conectados de cualquier forma, mediante las uniones 35 descritas en la reivindicación no 5. Están unidas al fondo mediante una o varias líneas de fondeo formadas por cadenas.

11. Módulo de control para ocio marino, definido en la reivindicación nº 2, personalizado para aplicaciones de turismo náutico, que incluye además: 40

- Varias cubiertas adicionales sobre el casco elevado, con alojamientos y salas comunes para los huéspedes.

- Tres plataformas polivalentes, que son prolongación del casco elevado en tres lados 45 alternos del hexágono (en esos lados no existen zonas de unión con otros módulos) .

- Un salón submarino colocado en el centro del casco sumergido, ligeramente elevado y con vistas at exterior (vistas submarinas) .

12. Satélite para turismo náutico basado en los módulos de la reivindicación nº 1, pero de menor tamaño y muy simplificado (aunque mantiene la estructura de dos cascos unidos por columnas, uno de ellos en forma de anillo totalmente sumergido y el otro por encima del nivel del mar con forma de disco) , incluye:

- Múltiples habitaciones submarinas distribuidas en todo el contorno del casco sumergido.

- Un pasillo segmentado en tres o cuatro partes estancas entre sí, que conecta las habitaciones con escaleras de acceso desde el casco levado.

- Varios salones polivalentes distribuidos por el casco elevado.

- Un anillo flotante esbelto, que rodea todo el satélite formando una playa artificial, protegida por un rompeolas en su periferia.

No dispone del sistema de elevación/hundimiento descrito en la reivindicaciones nº 7 y 8.

Dispone de unos servicios mínimos de cámara de máquinas, entre los que destacan: generación eléctrica autónoma, aire acondicionado, agua caliente y sistemas de seguridad (como si fuera un yate de pequeño tamaño 20

13. Astillero/Dique flotante de reparaciones de buques, compuesto por:

- Un módulo de control como el descrito en la reivindicación nº 2, en el que se han añadido oficinas y alojamientos adicionales para los trabajadores de la instalación. 25

- Dos módulos periféricos hexagonales contiguos según las reivindicaciones nº 3 y 9, con sendos huecos en los cascos elevados, alineados entre sí, para formar una dársena donde se colocara el buque a reparar.

- Una plataforma elevable que ocupa la totalidad de la dársena, sobre ella apoya el buque a reparar. Puede ser de continua (de una sola pieza) o estar partida en dos para poder actuar de forma independiente (con dos buques diferentes) .

- Talleres y almacenes varios, distribuidos por los módulos periféricos. 35

- Grúas o pórticos alrededor de la dársena, para el manejo de piezas pesadas.

El conjunto está dotado del sistema de elevación y hundimiento rápido descrito en las reivindicaciones nº 6, 7 y 8, para facilitar las operaciones de izado de los buques. 40

Todas las uniones entre los modules son soldadas y no pueden desmontarse

14. Hotel flotante, instalado sobre un conjunto formado por:

- Un módulo de control como el descrito en la reivindicación nº 2

- Tres módulos hexagonales descritos en la reivindicación nº 3

Configurado como una estrella de tres puntas con un módulo central, que contiene dos edificios paralelos de altura variable, estrechos y curvados sobre la planta de la estrella de los módulos que forman su base.

El conjunto está dotado del sistema de elevación y hundimiento rápido descrito en las 5 reivindicaciones nº 6, 7 y 8.

Todas las uniones entre los modules son soldadas y no pueden desmontarse