MXPA97008159A - Aparato y metodo para evaluar un lecho de amarre - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato para producir datos de medición capaces de caracterizar una trayectoria de entierro en un suelo de lecho marino, comprendiendo el aparato:un medio de evaluación que incluye un miembro de cuerpo para inclusión en un aparato de entierro capaz de enterrarse en un suelo de lecho marino a lo largo de una trayectoria, sirviendo el dispositivo de evaluación para indicar la posición en el suelo de un punto en cualquiera del aparato de entierro y del miembro de cuerpo durante el entierro, para permitir el trazado de la trayectoria del punto, incluyendo el medio de evaluación un medio de medición que responde almovimiento del aparato de entierro durante el entierro, para medir el desplazamiento del punto que se mueve a lo largo de la trayectoria.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA EVALUAR UN LECHO DE AMARRE La presente invención se refiere a un aparato y método para evaluar un lecho de amarre. Cuando e están evaluando anclas de empotramiento de arrastre como elementos de anclaje en un amarre de distribución para desplegarse en un lecho de amarre marino sumergido, es deseable conocer las propiedades de ingeniería del suelo en el lecho de amarre en puntos coordenados en la trayectoria que se espera que siga cada ancla conforme se entierra en el lecho de amarre en respuesta a una gran fuerza aplicada sustancialmente horizantalmente en relación a su cable de tracción. En términos de longitudes de orejas de ancla, se ha mostrado que anclas de empotramiento de arrastre de los diseños más modernos siguen una trayectoria que penetra hasta cinco longitudes de orejas debajo de la superficie de un lecho marino de arcilla normalmente consolidada lo que ocurre frecuentemente de un gradiente de resistencia al esfuerzo cortante de 1.6 kPa/ , cuando es jalado por un cable de cadena. Cuando es jalado por un cable de cuerda de alambre de un diámetro que corresponde a una tercera parte del diámetro de un cilindro nocional que circunscribe que contiene el cable de cadena, ia trayectoria penetra hasta cinco longitudes de oreja. En el caso de una ancla de empotramiento de arrastre del tamaño mayor actualmente en uso, que tiene una longitud de oreja de aproximadamente 6 metros y jalada por un cable de cuerda de alambre, la trayectoria de entierro forma una curva que disminuye progresivamente en cuanto a su inclinación en relación con la línea horizontal a partir de 50* en el punto inicial de penetración hasta que se vuelve horizontal a una capacidad máxima de retención de ancla de aproximadamente 40 veces el peso dei ancla cuando el ancla se ha desplazado apro imadamente 300 metros horizontalmente y sea enterrada aproximadamente 54 metros verticalmente. Por consiguiente, es provechoso tener datos de ingeniería para el suelo del lecho de amarre sobre un área vertical que tiene una longitud de al menos 300 metros a lo largo de la superficie de lecho marino y una profundidad de 54 metros en cada una de hasta 12 ubicaciones ampliamente separadas en un sitio de amarre distribuido para permitir que se pueda predecir cada trayecto ia. En el pasado, datos de ingeniería para suelos de lechos de amarre profundamente sumergidos se han derri ado de pruebas remotas de paleta de corte y pruebas remotas de penetrómetro de cono evaluadas en combinación con pruebas de laboratorio realizadas en muestras de suelo tomadas de un pequeño número de perforaciones realizadas en el lecho de amarre en ubicaciones escogidas en el sitio. Estas pruebas y muestras se realizan dentro de un rango de profundidades de hasta 60 metros o más debajo de la superficie del lecho marino en cada una de las ubicaciones escogidas para proporcionar un conjunto t idimension l de datos de suelos para el sitio. Sin embargo, debida a costos ex remadamente altos involucrados en el desarrollo de tales investigaciones, el número de ubicaciones de prueba y uestrea escogidas se minimiza invariablemente. Una desventaja es que la interpolación del pequeño número de puntos de datos sobre una gran área de sitio deja un amplio margen de incertidumbre entre las ubicaciones escogidas. Esto, a su vez, proporciona una incertidumbre considerable en relación con la predicción del desempeño y la trayectoria de una ancla de empotramiento de arrastre en el suelo de lecho de amarre entre estas ubicaciones. También en el pasado, se midieron trayectorias de entierro de ancla. Coordenadas horizontales en una trayectoria se determinaron mediante la obtención de los desplazamientos horizontales aproximados del ancla mediante la medición de los desplazamientos horizontales correspondientes de un punto dado en una parte horizontal de su cable de tracción que na se encontraba enterrado debajo de la superficie del lecho marino. Coordenadas verticales correspondientes se determinaron ya sea directamente o bien mediante el uso de un cable delgado fijado sobre el ancla y jalado verticalmente para medir su profundidad de penetración debajo de la superficie del lecho marino, o bien indirectamente mediante el uso de un sensor de presión montado sobre el ancla para medir la presión estática de la columna de agua a partir del ancla enterrada hasta la superficie del mar a través de un tubo flexible que sirve para llevar la columna de agua desde la superficie del lecho marino hasta el ancla. En el caso del método directo, las desventajas de estos métodos pasados de medición incluyen la falta de incertidumbre que el cable delgado ha sido jalado de manera suficientemente densa para que se vuelva verdaderamente en el suelo sin afectar el ancla enterrada y la necesidad de repeticiones numerosas de esta operación. En el caso del método indirecto, las desventajas de estos métodos pasados de medición incluyen la incertidumbre debido a fluctuaciones de presión provocadas por largas oledas en la superficie del mar y oclusión del tubo conductor de columna de agua por colapso de pared debido a la presión del suelo, dobleces o bien el ingreso de suelo en su extremo 1 ibre. Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de entierro de empotramiento de arrastre capaz de establecer una trayectoria de entierro profunda en un suelo de lecho marino mientras produce una resistencia horizontal al empotramiento de arrastre sustancialmente menor de lo que produjera una ancla de empotramiento de arrastre y su cable mientras se establece tal trayectoria en el suelo. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para producir datos de medición capaces de caracterizar una trayectoria de entierro trazada por un punto en un aparato de entierro que se entierra en un suelo de lecho de amarre. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para medir una característica de ingeniería de dicho suelo en puntos caracterís icos de dicha trayectoria tratada por dicho punto en dicho aparato de entierro. Otro objeto de la presente invención es ofrecer un método para evaluar la capacidad de anclaje de un lecho de amarre marino mediante la interpretación de la forma de una trayectoria de entierro producida ahí por dicho aparato de entierro de empotramiento de arrastre. De conformidad con un primer aspecto de la presente invención, un aparato para producir datos de medición capaces de caracterizar una trayectoria de entierro trazada en un suelo de lecho marino comprende un dispositivo de evaluación que incluye un miembro de cuerpo que puede adaptarse o bien incorporarse en un aparato de entierro capaz de enterrarse en un suelo de lecho marino a la largo de una trayectoria, dicho dispositivo de evaluación indica la posición en el suelo de un punto en dicho aparato de entierro o bien miembro de cuerpo durante el entierro para permitir el trazado de la trayectoria de dicho punto, dicho dispositivo de evaluación incluye un disposi ivo de medición que responde al movimiento del aparato de entierro para medir el desplazamiento de dicho punto que se desplaza a lo largo de dicha traye oria. De conformidad con un segundo aspecto de la presente invención, un aparato para establecer y caracterizar una trayectoria de entierro en un suelo de lecho marino comprende un aparato de medición de caracterís icas de conformidad con el primer aspecto antes mencionado incluido en un aparato de entierro que incluye un cable de tracción de cuerda de alambre fijado sobre un extremo de un miembro de asta alargado otro extremo del cual se fija sobre un miembro de oreja para empotramiento por arrastre en dicho suelo a lo largo de una trayectoria que se encuentra en un plano vertical que contiene dicho miembro de asta, donde el área mínima proyectada de dicho miembro de asta y dicho miembro de oreja proyectada en una dirección particular en dicho plano no rebasa 20% (y de preferencia no rebasa 1014) del área proyectada máxima correspondiente proyectada a ángulos rectos en relación con dicha dirección en dicho plano. De preferencia, dicho dispositivo de medición sirve para medir una distancia a lo largo de la trayectoria que separa dos puntos espaciados y adicion lmente un parámetro adicional que comprende cualesquiera de los siguientes: a) la inclinación de la trayectoria en un punto de la trayectoria; y b) el desplazamiento horizontal o vertical de dicho punto en relación a un dato. De preferencia, dicho medio para medir la distancia a lo largo de dicha trayectoria que separa dos puntos se encuentra incluido en dicho miembro de cuerpo. De preferenica, dicho miembro de cuerpo es alargado y hueco y se encuentra conectado en forma de pivote sobre dicho punto en dicho aparato de entierro por lo que puede alinearse axialmente en dicha trayectoria. De preferencia se proporciona un miembro de línea fijado sobre dicho miembro de cuerpo que puede perfilarse detrás de dicho miembro de cuerpo para coincidir con dicha trayectoria conforme el aparato de entierro se entierra en el suelo del lecho de amarre. De preferencia, dicho miembro de cuerpo tiene un compartimiento interno que contiene un dispositivo de almacenamiento que almacena dicho miembro de linea. De preferencia, dicho miembro de línea en un extremo remoto de su punto de fijación con dicho miembro de cuerpo se fija sobre un elemento resistente externo a dicho miembro de cuerpo que resiste a la penetración y permanece en la superficie del lecho de amarre cuando dicho miembro de cuerpo se desplaza a lo largo de dicha trayectoria por lo que el miembro de línea es extraído del miembro de cuerpo para coincidir con dicha trayectoria. De preferencia, dicho dispositivo para medir la distancia. entre puntos a lo largo de dicha trayectoria es accionando por dicho miembro de línea conforme sale de dicho miembro de cuerpo. De preferencia, dicho dispositivo para medir la distancia entre puntos a lo largo de dicha trayectoria comprende una rueda de polea montada en dicho miembro de cuerpo y que puede girar debido al pasaje de dicho miembro de línea cuando es extraída de dicho miembro de cuerpo y un imán que gira arbi talmente debido a dicha rueda de polea para activar un conmutador de detección de campo magnético en dicho miembro de cuerpo para proporcionar una salida de impulse eléctrica que define puntos sucesivos de separación fija conocida en dicho miembro de línea que ocupa dicha trayectoria conforme dicha rueda de polea es girada por el miembro de polea que se extrae. De preferencia dicho dispositivo de medición para proporcionar datos a partir de los cuales ße puede determinar el ángulo de inclinación de la trayectoria en un punto en la trayectoria comprende un dispositivo eléctrico de inclinó etro rígidamente fijado sobre dicho miembro de cuerpo cuya salida se muestrea usando el impulso que define puntos a partir de dicho circuito de detección de campo magnético en dicho miembro de cuerpo. De preferencia, el dispositivo de inclinómetro comprende un aceleró etro arreglado para proporcionar un voltaje de salida proporcional al producto de la aceleración gravi tacional de la tierra y el coseno del ángulo de inclinación del acelerómetrs en relación con una línea horizontal . De preferencia el miembro de cuerpo contiene un registrador de datos activado eléct icamente para almacenar datos de medición de ángulo de inclinación de todos los puntos definidos por impulso de separación fija conocida a lo largo de dicho miembro de linea que ocupa dicha trayectoria. De preferencia dicho dispositivo de almacenamiento para dicho miembro de línea comprende una bobina hel icoidal ente devanada con el miembro de línea que puede extraerse de la parte interna de la bobina. De preferencia, dicho comp timiento interno que contiene dicho dispositivo de almacenamiento está lleno de una sustancia grasosa. De preferencia dicho comportamiento es cerrado por medio de un pistón de desplazamiento sellado perforado por un orificio de ajuste estrecho alrededor del miembro de línea que sale a través de ahí por lo que el movimiento inducido por la presión del pistón conforme sale el miembro de línea elimina los diferenciales de presión a través del pistón y evita así la penetración de material del suelo de lecho de amarre en dicho compartimiento. De preferencia, el miembro de línea comprende un cable eléctrico que sirve adicionalmente para conducir datos por medio de señales eléctricas desde el miembro de cuerpo a lo largo de la vía de la trayectoria hasta un respondedor acústico adyacente a la superficie de lecho de amarre por lo que los datos característicos de la trayectoria pueden transmitirse a un receptor adyacente a la superficie del ma r . Además de preferencia dicho dispositivo para medir la distancia entre puntos a lo largo de dicha trayectoria comprende aletas de turbina montadas en un eje que sobresale de dicho miembro de cuerpo y un imán fijado sobre dicho eje y que gira arbitalmente por la acción de dicho eje para activar un conmutador de detección de campo magnético en dicho miembro de cuerpo para proporcionar una salida de impulsos eléctricos que define puntos sucesivos de separación fija conocida en dicha trayectoria conforme dicho eje gira debido al choque del suelo sobre las aletas por el movimiento de dicho miembro de cuerpo a través del suelo a lo largo de dicha trayectoria. De preferencia, dicho aparato incluye un dispositivo para medir un parámetro de suelos como por ejemplo resistencia a la penetración.

De preferencia, dicho dispositivo para medir un parámetro de suelos comprende un penetrómetrs eléctricamente legible arreglado para medir la resistencia a la penetración de dicho suelo. De conformidad con un aspecto adicional de la presente invención, un método para producir datos para evaluar la capacidad de anclaje de un suelo de lecho marino en un lecho marino de amarre comprende: a) la colocación en el lecho de amarre de un aparato para establecer y caracterizar una trayectoria de entierro en dicho suelo y jalar sustancialmente harizontalmente sobre su cable hasta que una parte deseada de una trayectoria de entierro haya sido registrada; b> desplegar una huella de dicha trayectoria registrada; c) escudriñar dicha huella para identificar puntos donde fluctuaciones rápidas de pendiente ocurren las cuales indican cambios rápidos de parámetros de suelo, de manera transversal en relación con las interfaces entre capas, o bien enganchamiento en obstrucciones todo lo cual influencia una calificación de capacidad de anclaje de conformidad con el lecho de amarre. A continuación se describirán, a título de ejemplo, modalidades de la presente invención con referencia a los siguientes dibujos en los cuales: la figura 1 es una representación (no a escala) de un aparata de evaluación de lecho de amarre en uso; la figura 2 es una parte de una vista lateral en corte de un aparato de entierro con un aparato de medición de característica de trayectoria montado en dicho aparato de entierro; la figura 3 es una vista en planta inferior del aparato de la figura 2 que muestra su área máxima proyectada; la figura 4 es una vista frontal del aparato de la figura 2 visto en una dirección a ángulos rectos en relación con la dirección de observación de la figura 3 donde se observa una área mínima proyectada; la figura 5 es una vista en corte parcial de un aparato de medición de característica de trayectoria y parte del aparato de entierro mostrado en la figura 2; la figura 6 es una vista de frente del aparato de medición de características de trayectoria; la figura 7 es una vista lateral en corte de una parte de cola alternativa para el aparato de medición de características de trayectoria mostrado en la figura 5. Con referencia a la figura 1, un aparato 1 para establecer y caracterizar una trayectoria de entierro 2 en un suelo de un lecho marino 3 comprende un aparato 4 de medición de características de trayectoria conectado a un punto P en un aparato de entierro 5 formado por un cable 6 de cuerdas de alambre relati amente delgado fijado de manera pivotable sobre un extremo de una asta 7, el otro extremo de dicha asta se fija sobre una oreja 8 para el entierro de empotramiento de arrastre a través de una superficie 9 de lecho marino en suelo 3 de lecho marino cuando es jalada horizontalmente por un navio marítimo 10 en la superficie del mar 11. La trayectoria 2 se encuentra en un plano vertical que contiene una asta 7 y empieza en la superficie del lecho marino 9 a un ángulo de inclinación de apro imadamente 50° en relación la horizontal. La trayectoria 2 disminuye progresivamente en cuanto a su pendiente hasta que esté horizontal a una profundidad de empotramiento D debajo de la superficie del lecho marino 9. En términos múltiples de la longitud L de la oreja 8, en un suelo de arcilla normalmente consolidado de gradiente de resistencia al esfuerzo cortante de 1.ókPa/ etro, la profundidad D puede estar dentro de un rango de 9L a 18L y la trayectoria 2 se volverá horizontal después que el aparato 5 haya sido arrastrado sobre una distancia de apro imadamente 40L a SOL medida horizontalmente. Con referencia a las figuras 1 a 4, el aparato de entierro 5 se construye con área proyectada mínima presente para cada uno de sus componentes cuando se observa en una dirección hacia adelante F (figura 2). La oreja 8, de longitud L, tiene una área máxima proyectada A (figura 3) cuando se ve a ángulos rectos en relación con la dirección F en el plano central longitudinal X-X (figura 3 y 4) que contiene una asta 7. El diámetro de la cuerda, de alambre 6 no rebasa a A/24L y de preferencia no rebasa a A/37L. Una asta 7 y oreja 8 tienen una forma aerodinámica y tienen bordes de corte delanteros filosos para minimizar la resistencia al desplazamiento hacia adelante en el suelo 3. El área proyectada mínima en dirección F de una asta 7 y oreja 8 combinadas no rebasa 0.2A y de preferencia no rebasa 0.12A. El área mínima proyectada de la dirección F de una asta 7 na rebasa 0.2A y de preferencia no rebasa 0.12A. Cortes de oreja 8 en planos paralelos a plano X - X tienen sustancialmente una forma de cuña con un ángulo incluido delantero no mayor a 10° y de preferencia no mayor a 6ß . La profundidad máxima de cortes adyacentes al plano X - X no rebasa 0.15L y de preferencia no rebasa 0.07L. Estas limitaciones dimensionales en relación con el aparato de entierro 5 permiten que penetre muy profundamente hasta profundidades comprendidas entre 9L y 18L debajo de la superficie 9 del lecho marino en el suelo de arcilla blanda antes mencionado para una fuerza horizontal relativamente baja aplicada a la cuerda de alambre 6 por un navio marítimo 10. Con referencia a las figuras 2, 3 y 4, un aparato para medir trayectorias 4 incluye un cuerpo metálico cilindrico cerrado hueco 12 que tiene una parte 13 de nariz cónica delantera fijada sobre una uña 14 que sobresale a partir de una parte delantera de la superficie interior de la oreja 8 del aparato de entierro 5 por medio de pivote 15 en un punto P que permite que el cuerpo 12 se alineé automáticamente con la trayectoria 2 debido al toque contra el suelo no preparado. Con referencia adicionalmente a las figuras 5 y 6, se fija una sonda tubular 16 sobre una parte 13 de nariz cónica que lleva un penetrómetro 17 en forma de cono que es un estándar industrial conocido en el suelo no alterado antes del cuerpo 12, el cono del penetrómetro es axíalmente simétrico. El penetrómetro 17 proporciona una salida eléctrica proporcional a la presión del suelo contra el. Un rotor 18 de turbina del flujo de suelo, con cuatro aletas 19 radiales igualmente espaciadas se monta sobre un eje 20 que sobresale axialmente a partir de la parte 21 de cola posterior cónica del cuerpo 12. El eje 20 se extiende también hacia adelante en una cavidad interna 22 dentro del cuerpo 12. El área barrida por las aletas de la turbina 19 rebasa el área en corte máxima del cuerpo 12 suficientemente para asegurar que el suelo que pasa 3 toca sobre la aleta 19 para hacer girar el rotor 18 y el eje 20 cuando el punto P se desplaza a la largo de la trayectoria 2 (figura 2) debido a la fuerza de tracción sobre el cable de alambre 6. El eje 20 está equipado con un sello de eje 23 y bujes de soporte 24 forzados en la parte de cola 21 del cuerpo 12. Un disco 25 se monta sobre el eje 20 en la cavidad 22! y lleva un imán 26. Un conmutador magnético 27 de Efecto H ll se monta dentro de la cavidad 22 adyacente al disco 25 de tal manera que el tránsito del imán 26 pasando el conmutador 27 cuando gira el eje 20 produce un impulso eléctrico una vez para cada revolución en el rotor de turbina 18. Este impulso eléctrico indica por consiguiente la llegada sucesiva de puntos igualmente espaciados en la trayectoria 2 con el intervalo determinado por el paso escogido para las aletas 19 de turbina. Un acelerómetro de salida de voltaje conocido actúa como inclinómetro sensible 28, un registrador de datos 29, y un suministro 30 de energia por batería se montan en una cavidad 22 del cuerpo 12. Un incl inó emtro 28 se monta con su eje vertical encontrándose en el plano longitudinal del aparato de entierro 5 que contiene una asta 7 y con su eje horizontal paralelo al eje del cuerpo 12. El inclinómetro (acelerómetro) 28 proporciona una salida de voltaje proporcional al producto de la aceleración g gravi acional de la tierra y el coseno del ángulo theta (figura 1) de inclinación de su eje horizontal y el eje del cuerpo 12 con la horizontal. Puesto que g es constante, la salida del inclinómetro 28 es proporcional a "eos theta". La salida del inclinómetro 28 y del penetr?metro de cono 17 se muestrean por el registrador de datos 29 y se almacenan a la llegada de cada impulso asincrónico que indica posición a partir del conmutador 27. Se construye una cuerda de alambre 6 para incluir cables conductores eléctricos 53 (figura 2) para permitir que equipo en el navio 10 reciba y almacene las salidas muestreadas conforme se almacenan en el registrados de datos 29. Esto permite que las salidas muestreadas puedan onitorearse conforme se está estableciendo la trayectoria 2, con el registrador de datos 29 actuando como seguridad contra pérdida de datos debido a una posible afectación de la vía de señales entre el cuerpo 12 y el equipo en el navio marino 10. Se instala un cable de empalme eléctrico 52 para el aparato de entierro 5 que lleva desde un conector eléctrico 54 en los cables conductores 53 en la cuerda de alambre 6 a través de una asta 7, oreja 8, y uña 14, para conectarse con el registrador de datos 29 en el cuerpo 12. Con referencia ahora a la modalidad de la figura 7, una porción 31 de cola cilindrica alternativa está instalada sobre el cuerpo 12 en vez de la parte de la cola 21 de la figura 5 y el dispositivo de la figura 7 tiene una operación ligeramente diferente de la operación del dispositivo de la figura 5 como se explicará más adelante. Un eje 32 se encuentra montado en una pared delantera 33 de una parte de cola 31 por medio de buje de soporte 34 y sello de eje 35 y sobresale en una cavidad 22. El disco 36 se monta sobre un extremo del eje 32 dentro de una cavidad 22 y lleva un imán 37 para accionar un conmutador 27 de Efecto Hall como antes descrito. Un engranaje abiselado 38 se monta sobre el otro extremo del eje 32 en una cavidad llena de grasa 39 dentro de la parte 31 de cola. Un engranaje abiselado 40 embona con el engranaje abiselado 38 y se fija coaxialmente sobre una rueda de polea 41. El extremo de popa de la cavidad 39 se encuentra cerrado por un pistón 42 que puede deslizarse axiaimente dentro de una parte 31 de cola cilindrica y se encuentra sellado por sellos de deslizamiento 43. La cavidad 39 contiene una bobina cilindrica hueca 44 de cordel torzal 45 que sale de un espacio interior hueco 46 dentro de una bobina 44 y pasa dos veces alrededor de la rueda de polea 41 antes de salir de ia cavidad 39 a través de una boquilla 47 en el pistón 42 hasta un punto de fijación 48 sobre una tapa 49 de extremo removible colocada a presión sobre el extremo de popa de la porción de cola 31. Una tapa de extremo 49 tiene una brida 50 de paro de flujo de suelo que se extiende más allá del diámetro externo de la porción de cola cilindrica 31, que sirve para arrastrar la tapa de extremo 49 fuera de la porción de la cola 31 cuando el suelo golpea contra ella. El diámetro de la rueda de polea 41 se escoge para proporcionar dos revoluciones de disco 36 para cada metro de cordel torzal 45 que pasa sobre la rueda de polea 41. Por consiguiente, un disco 36 gira dos veces para cada metro de movimiento de cuerpo 12 a la largo de una trayectoria 2 co o en el caso del disco 25 de la porción de cola 21 de la figura 5. Un respondedor acústico 51 puede fijarse sobre la tapa de extremo 49 y el cordel torzal 45 puede ser remplazado por un conductor eléctrico flexible delgado de hebras múltiples conectado a un registrador de datos 29 en un extremo y a un respondedor acústico 51 en el otro e tremo. El uso, con referencia ahora a la figura 1, un aparato de entierro 5 con aparato de medición de trayectoria 4 fijado sobre dicho aparato de entierro se coloca en una superficie del fondo del mar 9 en un lecho de amarre, de arcilla normalmente consolidada que ocurre frecuentemente de un gradiente de resistencia al esfuerzo cortante de 1.6 kPa/metro, en profundidad de agua h por un navio marítimo 10 que aplica una tracción horizontal sobre la cuerda 6 de alambre para provocar que la oreja 8 del aparato 5 se arrastre hacia adelante y penetre a través de la superficie 9 del lecho marino. Fuerzas de presión del suelo sobre la oreja 8 y fuerzas de resistencia sobre el asta 7 y la cuerda de alambre 6 obligan a la oreja 8 a seguir una trayectoria curva 2 trazada por un punto P sobre la oreja 8. La trayectoria 2 tiene una inclinación de aproximadamente 50° en relación con una línea horizontal inicialmente y progre ivamente disminuye su inclinación hasta llegar a un nivel horizontal en una gran profundidad de penetración D debajo de la superficie 9 del lecho marino de aproximadamente 9 a 18 veces la longitud L de la oreja 8 siguiendo un movimiento horizontal de aproximadamente SOL. EL cuerpo 12 del aparato 4 es mantenido en alineación axialmente con trayectoria por las fuerzas del suelo que provocan su rotación alrededor de un punto P de tal manera que la medición de la inclinación del cuerpo 12 por un inclinómetra 28 es también una medición de la inclinación local de la trayectoria 2. Con referencia ahora a las figuras 2 a 6, conforme el cuerpo 12 se desplaza a través del suelo 3, un rotor de turbina 18 gira por el choque del suelo sobre las aletas de un rotor 19 que a su vez hace girar un eje 20 y disco 25. Conforme gira un imán 26 en un disco 25 pasado el conmutador 27 de Efecto de Hall, se produce un impulso eléctrico que provoca que un registrador de datos 29 muestre y almacene la salida eléctrica de un penetrómetro 17 de cono y de un inclinómetro 28. El paso de las aletas 19 se escoge para proporcionar dos revoluciones de rotor de turbina 18 por cada metro de movimiento de cuerpo 12 a lo largo de la trayectoria 2. Por consiguiente, para una trayectoria 2 de una longitud de apro imadamente 30O metros, mediciones de la resistencia a la penetración e inclinación de trayectoria se realizan y se almacenan en 600 puntos en la trayectoria 2 cada uno separado por medio metro. Estas mediciones son también recibidas y lmacenadas por un equipo en un navio marítimo 10 a través de los conductores eléctricos 53 incluidos en la cuerda 6 de alambre. El componente horizontal "delta x" y el componente vertical "delta y" de un incremento "delta s" de distancia entre dos puntos Pl y P2 indicados por impulsos en la trayectoria 2 se determinan después mediante la multiplicación de "delta s" (escogido como 0.5 metro, en este caso) por el coseno y el seno, respectivamente, del ángulo medio theta de inclinación del cuerpo 12 en relación con la horizontal en estos puntos (figura 1). Por consiguiente, "delta x" = "delta s" "eos theta" y "delta y" = "delta s" " os theta" = 0.5 sintheta. Esto permite que las coordenadas de cualquier punto P (x,y) en un conjunto de puntos espaciados por el intervalo ds en la trayectoria 2 se establezca mediante sumación computerizada como P (SIGMA "delta x", SI6MA "delta y") y pueda visualizarse gráficamente. Los valores de resistencia al esfuerzo cortante del suelo se calculan para cada punto indicado por impulso a partir de la salida uestreada del penetrómetro de cono 17 y se visLcalizan junto con la curva graficada de la trayectoria 2. Con referencia ahora a la figura 7, la porción de cola 31 en uso tiene tapa de extremo 49 empujadas por el choque contra el suelo en la brida 50 conforme el cuerpo 12 es jalado a través de la superfi ie del lecho marino 9 y a lo largo de la trayectoria 2. La tapa de extremo 49 es demasiado grande para poder ser jalada en el suelo de lecho marino 3 por el cordel 45 y por consiguiente permanece en la superficie 9 del suelo 3 dei lecho marino (figura 1) y por consiguiente provoca que el cordel 45 salga fuera de la boquilla 47 en el pistón 42 para ubicarse en la trayectoria 2. El cordel existente 45 agarra y hace girar una rueda de polea 41 que, a través de los engranajes abiselados 38, 40 y el eje 32 hacen girar un disco 36 y hacen girar un imán 37 más allá del conmutador 27 de Efecto Hall para producir unos impulsos de activación como antes descrito. Mientras tanto, el pistón 42 se desplaza en una cavidad 39 debajo de la presión externa del suelo para incrementar la presión de la grasa dentro conforme se extrae el cordel 45. Un diferencial de presión 0 se mantiene por consiguiente a través del pistón 42 lo que inhibe el ingreso de suelo 3 en la cavidad 39 a través de la boquilla 47. Si el cordel 45 es reemplazado por un conductor eléctrico flexible delgado de hebras múltiples, los datos almacenados en un registrador de datos 29 se transmiten a un respondedor acústico 51 fijado sobre la tapa de extremo 49 en la superficie 9 del lecho marino para su transmisión hasta un reflector acústico ubicado en un navio marítimo 10 (figura 1) como una alternativa a tener un conductor eléctrico influido en la cuerda de alambre 6 (figura 1 ) . Los objetivos de la presente invención se realizan por consiguiente mediante el entierro del aparato 5 proporcionando un valor de D dentro del rango de 9L a 18L en una arcilla normalmente consolidada con un gradiente de resistencia al esfuerzo cortante de 1.6 kPa/ para una fuerza de arrastre horizontal relativamente baja, mediante la caracterización de la trayectoria 2, y mediante la determinación de un parámetro de suelos junto con esta trayectoria. Otro objetivo se cumple observando la forma de una trayectoria particular y observando que cambios repentinos en la pendiente indican una desviación de condiciones uniformes del suelo como por ejemplo descontinuidades de formación de capas, y presencia de obstruc iones. La capacidad de anclaje se evalúa después a partir del número y de la importancia de las desviaciones a partir de una curva blanda observada en la trayectoria caracterizada. El aparato y método de uso descritos pueden por consiguiente aplicarse para evaluar lo adecuado de ubicaciones particulares en un lecho de amarre para el despliegue de anclas de empotramiento de arrastre que tienen una gran resistencia horizontal a movimiento sin necesidad de perforaciones costosas.

Evidentemente se pueden llevar a cabo modificaciones. Particularmente, el dispositivo de medición para determinar los desplazamientos ho izontales y verticales de un punto en movimiento en la trayectoria puede ser diferente, así como el dispositivo para determinar la inclinación de trayectoria en un punto en la trayectoria. Además, el dispositivo para medir la resistencia a la penetración del suelo podría ser diferente del arriba descrito. Por ejemplo, un disco abiselado, o bien parte del mismo, ubicándose paralelo a un plano de simetría del aparato de entierro podría reemplazar el cono axialmente simétrico del penetrómetro de cono estándar en la industria conocido. Este disco permitirla mediciones de resistencia a la penetración en ángulos diferentes de dirección de flujo de suelo sin necesidad de hacer pivotar el pene rómetro para llevarlo en alineación axial con la dirección de flujo de suelo. Además, dispositivos conocidos para la medición de la fricción superficial y presiones de poro pueden incluirse en el aparato para ofrecer datos correspondientes para puntos en la trayectoria medida. Adicionalmente, como alternativa al dispositivo de medición de movimiento que comprende la rueda de turbina 19 o bien el cordel 24 (con equipo asociado) se puede emplear un acelerómetro por lo que mediante el uso de un proceso de integración, se puede medir otra vez el desplazamiento de un punto en el miembro de entierro 5 desplazándose a lo largo de la trayectoria 3 y la posición de dicho punto en movimiento en el suelo puede evaluarse para ofrecer un trazado de dicha trayectoria en el suelo.

Claims (25)

1. REIVINDICACIONES 1. Un aparato para producir datos de medición capaces de caracterizar una trayectoria de entierro trazada en un suelo de lecho marino que comprende un dispositivo de evaluación que in luye un miembro de cuerpo que puede instalarse o bien incorporarse en un aparato de entierro capaz de enterrarse en un suelo del lecho marino a lo largo de una trayectoria, dicho dispositivo de evaluación indica la posición en el suelo de un punto en dicho aparato de entierro o bien miembro de cuerpo durante el entierro para permitir el trazado de la trayectoria de dicho punto, dicho dispositivo de evaluación incluye medios de medición que responden al movimiento del aparato de entierro para medir el desplazamiento de dicho punto que se desplaza a lo largo de dicha trayectoria.
2. 2. Un aparato para establecer y caracterizar una trayectoria de entierro en un suelo de lecho marino que comprende un aparato que mide las características de conformidad con la reivindicación 1 incluido en un aparato de entierro que incluye un cable de tracción de cuerda de alambre fijado sobre un extremo de un miembro de asta alargado cuyo otro extremo se encuentra fijado a un miembro de oreja para empotramiento por arrastre en dicho suelo a la largo de una trayectoria que se ubica en un plano vertical que contiene dicho miembro de asta, donde el área mínima proyectada de dicho miembro de asta y dicho miembro de oreja que se proyecta en una dirección particular en dicho plano no rebasa el 20'/í del área proyectada máxima que se proyecta a ángulos rectos en relación con dicha dirección en dicho p1ano.
3. 3. Un aparato de conformidad con la reivindicación 1 o 2, donde dicho dispositivo de medición sirve para medir una distancia a lo largo de la trayectoria que separa dos puntos espaciados en esa trayectoria y adicisnal ente un parámetro adicional que comprende cualesquiera de los siguientes: a) inclinación de la trayectoria en un punto de la trayectoria; y b) el desplazamiento horizontal o vertical de dicho punto en relación con un dato.
4. 4. Un aparato de conformidad con la reivindicación 1, 2 o bien 3, donde dicho dispositivo para medir la distancia a lo largo de dicha trayectoria que separa dos puntos sobre dicha trayectoria se aloja en dicho miembro de cuerpo.
5. 5. Un aparato de conformidad con lo reivindicado en cualesquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicho miembro de cuerpo es alargado y hueco y conectada de manera giratoria a dicho punto en dicho aparato de entierro por lo que puede alinearse axialmepte en dicha trayectoria.
6. 6. Un aparato de conformidad con cualesqueira de las rei indicaciones anteriores donde se proporciona un miembro de línea fijado sobre dicho miembro de cuerpo, que puede extraerse detrás de dicho miembro de cuerpo para coincidir con dicha trayectoria conforme el aparato de entierro se entierra en el suelo del lecho de amarre.
7. 7. Un aparato de conformidad con la reivindicación 6, donde dicho miembro de cuerpo tiene un compartimiento interno que contiene un dispositivo de lmacenamiento que almacena dicho miembro de línea.
8. 8. Un aparato de conformidad con lo reivindicado en la reivindicación 6 o 7, donde dicho miembro de línea en un extremo remoto de su fijación con dicho miembro de cuerpo se encuentra sujetado a un elemento resistente externo al dicho miembro de cuerpo que resiste la penetración en la superficie de lecho de amarre y permanece en dicha superficie cuando dicho miembro de cuerpo se desplaza a lo largo de dicha trayectoria por lo que el miembro de línea es extr ído del miembro de cuerpo para coin idir con dicha rayectoria .
9. 9. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 6 a 8, donde dicho dispositivo para medir la distancia entre puntos a lo largo de dicha trayectoria es accionado por dicho miembro de línea conforme sale de dicho miembro de cuerpo.
10. 10. Un aparato de conformidad con lo reivindicado en cualesquiera de las reivindicaciones 6 a 9, donde dicho dispositivo para medir la distancia entre puntos a lo largo de dicha trayectoria comprende una rueda de polea montada en dicho miembro de cuerpo y que gira por el pasaje en ella de dicho miembro de línea conforme es extraído de dicho miembro de cuerpo y un imán que gira órbi talmente por la acción de dicha rueda de polea para activar un conmutador de detección de campo magnético en dicho miembro de cuerpo para ofrecer una salida de usos eléctricos que define puntos sucesivos de separación fija conocida en dicho miembro de línea que ocupa dicha trayectoria conforme dicha rueda de polea es girada por el miembro de línea que sale.
11. 11. Un aparato de conformidad con la reivindicación 3, donde dicho dispositivo de medición para proporcionar datos a partir de los cuales se puede determinar el ángulo de inclinación de la trayectoria en un punto en la trayectoria comprende un dispositivo de inclinómetro eléctrico rígidamente fijado sobre dicho miembro de cuerpo cuya salida es muestreada usando el impulso de definición de puntos a partir de dicho circuito de detección de campo magnético en dicho miembro de cuerpo.
12. 12. Un aparato de conformidad con lo reivindicado en la reivindicación 11, donde el dispositivo de inclinómetro comprende un acelerómetro arreglado para proporcionar un voltaje de salida proporcional al producto de la aceleración de la gravedad terrestre y el coseno del ángulo de 50 inclinación del acelerómetro en relación con una línea horizontal .
13. 13. Un aparato de conformidad con lo reivindicado en cualesquiera de las rei indicaciones 11 o 12, donde el miembro de cuerpo contiene un registrador de datos eléctricamente activado para almacenar los datos de medición de ángulo de inclinación de todos los puntos definidos por impulsos de separación fija conocida a lo largo de dicho miembro de linea que ocupa dicha trayectoria.
14. 14. Lín aparato de conformidad con la rei indicación 7, donde dicho dispositivo de almacenamiento para dicho miembro de línea comprende una bobina he1 icoida 1mente devanada con el miembro de línea que puede extraerse de la parte interna de 1 bobina .
15. 15. Un aparato de conformidad con la reivindicación 7, donde dicho compartimiento interno que contiene dicho dispositivo de almacenamiento se encuentra llenado con una sustancia similar a la grasa.
16. 16. Un aparato de conformidad con la reivindicación 7, donde dicho compartimiento se encuentra cerrado por un pistón de deslizamiento sellado perforado por un orificio de ajuste estrecho alrededor del miembro de línea que sale a través de el por lo que el movimiento inducido por la presión del pistón conforme el miembro de línea sale elimina los diferenciales de presión a través del pistón y evita así la penetración de material del suelo del lecho de amarre en dicho compartimiento.
17. 17. U aparato de conformidad con la rei indicación 6, donde el miembro de línea comprende un cable eléctrico que sirve 5 adicionalmente para conducir datos por medio de señales eléctricas a partir del miembro de cuerpo a la largo de la vía de la trayectoria hacia un respondendor acústico adyacente a la superficie de lecho de amarre por lo que los datos que caracterizan la trayectoria pueden transmitirse a 10 un receptor adyacente a la superficie del mar.
18. 18. Un aparato de conformidad con la reivindicación 3, donde dicho dispositivo para medir la distancia entre puntos a lo largo de dicha trayectoria comprende aletas de turbina montadas en un eje que sobresale a partir de dicho miembro 15 de cuerpo y un disposi ivo que responde a la rotación de dicho eje para indicar puntos sucesivos de separación fija conocida en dicha trayectoria conforme dicho eje gira por medio del choque del suelo en dichas aletas debido al movimiento de dicho miembro de cuerpo a través del suelo a 20 lo largo de dicha trayectoria.
19. 19. Un aparato de conformidad con la reivindicación 18, donde dicho dispositivo de respuesta comprende un imán fijado sobre dicho eje y que gira órbitalmente por dicho eje para activar un conmutador de detección de campo magnético 25 en dicho miembro de cuerpo para definir una salida de impulsos eléctricos que define dichos puntos sucesivos.
20. 20. Un aparato de conformidad con cualesquiera de las rei indicaciones anteriores que incluye un dispositivo para medi p ráme os de suelo como por ejemplo resistencia a la penetra ión.
21. 21. Un aparato de conformidad con la reivindicación 20, donde dicho disposi ivo para medir un parámetro de suelos -comprende un penetrómetro eléctricamente legible arreglado para medir la resistencia a la penetración de dicho suelo.
22. 22. Un aparato de conformidad con la reivindicación 2, donde dicha área mínima proyectada de dicho miembro de asta na rebasa el 10/5 de dicha área proyectada máxima correspondiente que se proyecta a ángulos rectos hacia dicha dirección en dicho plano.
23. 23. Un método para producir datos para evaluar la capacidad de anclaje de un suelo de lecho marino en un lecho de amarre marino, que comprende: a) la colocación en el lecho de amarre de un aparato para establecer y caracterizar una trayectoria de entierro en dicho suelo y la tracción de manera sustancialmente horizontal en su cable hasta que se haya registrado una porción deseada de trayectoria de entierro; b) presentar una huella de dicha trayectoria registrada; c) escudriñar dicha huella para identificar puntos ahí donde ocurren fluctuaciones rápidas dependientes que indican cambios rápidos de parámetros de suelo, transversales a ipterfaces entre capas, o bien enganchamiento en obstruc iones todos los cuales influencian una clasificación de capacidad de anclaje que se asigna al lecho de ama r ns .
24. 24. Un aparato de evaluación de lecho de amarre sustancialmente como antes descrito con referencia a las figuras 1 a 6 de los dibujos anexos o bien a estas figuras de conformidad con lo modificado por la figura 7.
25. 25. Un método para producir datos para evaluar la capacidad de anclaje de un suelo de lecho marino en un lecho de amarre marino de conformidad con lo reivindicado en la rei indicación 21 y sustancialmente co o arriba descrito.