[0001] A presente invenção está baseada no desenvolvimento de uma solução para uma estrutura de conexão de equipamentos que operam dentro de dutos.

Descrição do Estado da Técnica

[0002] Para o funcionamento de um sistema robótico remotamente controlado é necessária sua comunicação com a superfície, hoje comumente realizada através de um cabo umbilical. Para isto, é necessário conectar este robô com seu cabo umbilical, de maneira permanente ou não.

[0003] Devido à alta tração do sistema robótico para puxar o cabo umbilical, é necessário que as estruturas consumam excessivo espaço para resistir às solicitações mecânicas, o que dificulta a aplicação em dutos de diâmetro restrito, visto que é necessário espaço interno para a realização de conexões e/ou passagem de cabos.

[0004] Em dutos flexíveis é necessária a realização de curvas por parte do robô, podendo essas curvas ter raios de dobra tão pequenos quanto cinco vezes o diâmetro do duto (5D), logo a solução deve ser pequena e aceitar curvaturas deste tipo.

[0005] A operação do robô pode se dar em ambiente contendo petróleo e fluidos corrosivos, portanto se faz necessária a proteção dos cabos vindos do interior do umbilical quando o revestimento dos mesmos acaba e ocorre a terminação do mesmo.

[0006] O documento CN209241285U revela um modelo de utilidade que tem por objetivo formar uma estrutura para travamento e controle de umbilicais em um robô submarino. A estrutura apresenta vantagens de ser simples, prever um pequeno espaço para o umbilical, fixar e proteger o umbilical de danos. Apesar de apresentar meios de conexão para umbilicais, o documento, porém não é capaz de realizar curvas de raios tão pequenos quanto cinco vezes o diâmetro do duto (5D). [0007] O documento CN108177743A revela um dispositivo do tipo bullet para conexão entre um umbilical e um ROV. Permite uma maior flexibilidade no giro do ROV debaixo da água, reduzindo a necessidade de isolamento elétrico, evitando fissuras ocasionadas por torção. Apesar de apresentar meios de conexão para umbilicais, o documento, porém não é capaz de realizar curvas de raios tão pequenos quanto cinco vezes o diâmetro do duto (5D).

[0008] O documento US7906727B2 revela um conector do tipo bullet para umbilicais, e para um método de desligar um umbilical de um conector do tipo bullet. O conector bullet aqui descrito compreende um cone de nariz cônico, um corpo que compreende uma caixa cilíndrica, um cilindro montado de forma removível na caixa cilíndrica, e uma placa de bloqueio fixada de forma removível na região inferior do cilindro. Apesar de apresentar meios de conexão para umbilicais, o documento, porém não é capaz de realizar curvas de raios tão pequenos quanto cinco vezes o diâmetro do duto (5D).

[0009] Diante das dificuldades presentes no estado da técnica citado acima, e para soluções de conexão de cabo umbilical com robô em dutos com curvas de raios tão pequenos quanto cinco vezes o diâmetro do duto (5D), surge a necessidade de desenvolver uma tecnologia capaz de performar de maneira eficaz e que esteja em acordo com as diretrizes ambientais vigentes. O estado da técnica citado acima não possui as características únicas que serão apresentadas detalhadamente a seguir.

Objetivo da invenção

[0010] É um objetivo da invenção obter um equipamento capaz de viabilizar e simplificar a conexão de cabos umbilicais com robôs em ambientes confinados com dimensão reduzida e necessidade de realizar curvas com raios de cinco vezes o diâmetro.

Descrição Resumida da Invenção

[0011] De forma a alcançar os objetivos acima descritos, a presente invenção propõe estrutura de conexão de um robô que opera dentro de dutos, visto que seu tamanho reduzido permite altas trações em espaços restritos. Pode ser aplicada para compor a estrutura de conexão de sistemas robóticos de intervenção que operam sobre tração. Podendo ser usada também para ligar dois umbilicais sem que seja usado um conector de grande volume.

[0012] Conexão de cabo umbilical com robô caracterizado por fazer a conexão entre dois sistemas, pelo menos uma caixa de emendas (1 ) e pelo menos uma coifa de emendas (5).

Breve Descrição dos Desenhos

[0013] A presente invenção será descrita com mais detalhes a seguir, com referência às figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos de realização da mesma. Nos desenhos, têm-se:

- A Figura 1 ilustra uma seção da solução da caixa de emendas;

- A Figura 2 ilustra uma vista em seção da solução da coifa de emendas dentro da caixa de emendas;

- A Figura 3 ilustra a conexão com o umbilical na esquerda e conexão com o robô na direita;

- A Figura 4 ilustra a montagem do sistema de agarre, imagens sem a ancoragem da manga de aramida do umbilical;

- A Figura 5 ilustra a coifa de emendas montada;

- A Figura 6 ilustra a montagem da solução de conexão.

Descrição Detalhada da Invenção

[0014] Abaixo segue descrição detalhada de uma concretização preferida da presente invenção, de cunho exemplificativo e de forma nenhuma limitativo. Não obstante, ficará claro para um técnico no assunto, a partir da leitura desta descrição, possíveis concretizações adicionais da presente invenção ainda compreendidas pelas características essenciais e opcionais abaixo.

[0015] Antes da presente invenção, as soluções tinham uma carcaça metálica e por isso eram demasiadamente grandes, não podendo ser aplicadas no interior de dutos. Nos conectores do estado da técnica não é possível conectar de topo linhas hidráulicas ou de alta corrente, além das dimensões em relação aos poucos conectores disponíveis, acaba inviabilizando seu uso dentro dos dutos flexíveis. [0016] Ao consumir espaço na direção longitudinal, a presente invenção não necessita de espaço no diâmetro da seção para que os conectores entre o umbilical e o robô sejam emendados. As molas recobertas pela manga de fibras protegem fisicamente os componentes e transmitem a tração mecânica entre o robô e o cabo umbilical. A coifa de borracha dentro da mola cria um compartimento estanque protegendo os conectores do meio agressivo, dessa forma podemos conectar diversos itens ao longo da coifa de emendas e ainda realizar as curvas 5D (raio de curvatura igual à 5x o diâmetro do riser) encontradas em dutos flexíveis.

[0017] A solução encontrada pelo presente pedido resolve os problemas de conexão entre dois sistemas, o robô e o cabo umbilical. Ele resolve o problema do estado da técnica, usando uma caixa de emendas (1 ) que contém uma coifa de emendas (5). A caixa de emendas, como mostra a Figura 1 , composta por duas ancoragens invertidas (2), sendo elas a montagem aparafusada dos componentes 21 e 22 e as montagens aparafusadas de 23 e 24, em que cada conjunto faz parte da ancoragem da manga de aram ida, separadas por uma mola (4), interconecta mecanicamente o umbilical com o robô, transmitindo a tração através da manga de aram ida (3), o que permite uma alta flexibilidade para realizar curvas. As ancoragens são caracterizadas por terem um alojamento para um anel de ancoragem (9) por onde o tecido é laçado. Suas conexões são fixadas através de parafusos. No caso do robô protótipo, unida com o robô por parafusos sob cisalhamento e no umbilical por parafusos sob tração, como mostra a Figura 4.

[0018] A coifa de emendas (5), vista em corte na Figura 2, protege os cabos expostos do umbilical (pig-tails), ancorando-se ao polímero exposto do cabo umbilical (13) através do sistema de agarre (12) (Figura 4d). Em uma concretização preferencial da invenção, a coifa de emendas (5) possui duas coifas corrugadas (15) em sua concepção (podendo ser tantas quanto necessário), unidas por um flange de transição (8), Figura 5. Por fim, a tampa da coifa de emendas serve de interface para os conectores que serão crimpados nos cabos expostos. O item 25, na Figura 2, é um conector tradicional do umbilical, que recebe o conjunto de ancoragem invertida (2), diretamente conectada mecanicamente no componente (21 ) e (22), também por aparafusamento. Os cabos do umbilical (26) podem ser mangueiras hidráulicas, cabos elétricos ou conduíte de fibra ótica. A tampa (7) da coifa de emendas (5) é onde se localizam os conectores que levam as ligações dos cabos do umbilical (26) para fora deste ambiente de proteção.

[0019] A Figura 3a ilustra uma etapa da montagem onde a manga de aramida está ancorada na peça 21 apenas, permitindo acesso aos parafusos que prendem esta ancoragem ao conector (25) do cabo umbilical onde estes parafusos encontram-se sob tração. A Figura 3b ilustra a última etapa da montagem, quando a caixa de emenda é conectada a célula de carga do robô (14) por parafusos sob cisalhamento. Na Figura 4a e Figura 4b são apresentadas etapas da montagem do sistema de agarre, inserindo respectivamente primeiro a tampa de interface (6) com o umbilical (13), logo em seguida o agarre (10) e, por fim, o batente de fechamento (11 ) (Figura 4c), aparafusando todo o sistema. O agarre (10) é uma cunha que produz uma força de fixar o cabo umbilical (13), para evitar escorregamento.

[0020] A coifa de emendas (5) montada pode ser vista na Figura 5 e a solução completa com a caixa de emendas (1 ), na Figura 6. Na figura 6a, esta montada a coifa de emendas (5). Na figura 6b vemos a mola (4) introduzida sobre a coifa de emendas. Na figura 6c, vemos a manga de aramida (3) revestindo a mola (4). A montagem evidencia que é possível realizar as conexões elétricas, hidráulicas e mecânicas em um espaço reduzido em relação às soluções anteriores a tecnologia.