ES2847208T3 - Un remolcador con sistema para impedir vuelcos y hundimientos - Google Patents

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Abstract

Un remolcador (2) para dar asistencia a una embarcación marítima (1) para maniobrar, comprendiendo dicho remolcador: - un motor para accionar uno o más propulsores (28), teniendo uno o más propulsores una dirección de empuje controlable, - una línea de remolque (10) para establecer una conexión de tracción entre la embarcación marítima y el remolcador, - una primera disposición de sensor configurada para detectar el tamaño y la dirección de una fuerza de tracción que la línea de remolque ejerce sobre el remolcador, - una segunda disposición de sensor configurada para detectar una orientación del remolcador, - un mando (50) configurado para recibir una señal de dicha primera disposición de sensor y una señal de dicha segunda disposición de sensor, - dicho mando es informado de un tamaño y dirección de empuje generado por dichos uno o más propulsores, - estando configurado dicho mando para determinar si se excede un primer umbral de seguridad, asociado a dicho remolcador, en función de: - el tamaño y la dirección del empuje detectados, siendo esta última generada por dichos uno o más propulsores, - el tamaño y la dirección de la fuerza de tracción detectados, y - la orientación detectada del remolcador.

Description

DESCRIPCIÓN
Un remolcador con sistema para impedir vuelcos y hundimientos
CAMPO TÉCNICO
La descripción se refiere a un remolcador para dar asistencia a una embarcación marítima para maniobrar.
ANTECEDENTES
Las operaciones de asistencia, por ejemplo, dar asistencia a una embarcación marítima, como, por ejemplo, dar asistencia a una embarcación de carga para entrar al puerto, el muelle, salir del muelle y del puerto, se llevan a cabo convencionalmente mediante remolcadores tripulados que son operados por un capitán asistido por otros miembros de la tripulación, como marineros de entre cero y ocho. Las embarcaciones marítimas necesitan esta asistencia, ya que normalmente no pueden maniobrar por sí mismas en las limitaciones del entorno portuario. Los uno o más remolcadores se usan para remolcar la embarcación marítima mediante una línea de remolque que conecta un cabrestante en el remolcador a un cabrestante o bolardo en la embarcación marítima. El punto de conexión en la embarcación marítima puede estar cerca de la popa o cerca de la proa, pero también en cualquier punto intermedio. El uno o más remolcadores también se pueden usar para empujar la embarcación marítima cuando sea necesario. En este caso, la proa del remolcador se acopla a un punto fuerte (punto de empuje) en el casco de la embarcación marítima a ser asistida (en lo sucesivo denominada "embarcación asistida"). Los puntos fuertes en el casco generalmente están marcados con letras grandes TUG para permitir que la tripulación del remolcador identifique la posición del punto fuerte.
En general, un remolcador es un barco que opera en espacios acuáticos, puertos, bahías, canales, lagos y ríos navegables, y el propósito de un remolcador es transferir energía mecánica desde el remolcador a la embarcación marítima que será remolcada/asistida, a través de su motor y sus propulsores. Los remolcadores se adaptan a su tarea mediante la provisión de potentes accionamientos diésel o diésel eléctricos y tienen una relación energía/tonelaje extremadamente alta para poder proporcionar una gran fuerza de tracción/empuje (tracción a punto fijo).
La energía de un remolcador se expresa típicamente mediante la energía de su motor y su tracción a punto fijo general. Los remolcadores portuarios comerciales más grandes de las décadas de 2000 a 2010, usados para remolcar buques de contenedores o similares, tenían entre 60 y 65 toneladas de tracción a punto fijo, lo que se considera 15 toneladas por encima de los remolcadores "normales".
Los remolcadores son muy maniobrables y se han desarrollado varios sistemas de propulsión para aumentar su maniobrabilidad y seguridad. La mayoría de los remolcadores son propulsados mediante una hélice. Se han agregado boquillas Kort para aumentar el empuje por kW/hp. Los timones de boquilla omiten la necesidad de un timón convencional. Los remolcadores se proporcionan típicamente con un propulsor Z o (propulsor azimutal), que es una cápsula que puede girar 360° permitiendo cambios rápidos en la dirección de empuje.
Además, o como alternativa, los remolcadores han sido provistos de una hélice Voith-Schneider (VSP), también conocida como propulsión cicloidal, que es un sistema de propulsión marítima especializado. El VSP es muy maniobrable, pudiendo cambiar la dirección de su empuje casi instantáneamente. Es muy usado en remolcadores. Desde una placa circular, que gira alrededor de un eje vertical, una serie circular de palas verticales (en forma de hidroalas) sobresale de la parte inferior del bote. Cada pala puede rotar sola alrededor de un eje vertical. El engranaje interno cambia el ángulo de ataque de las palas en sincronía con la rotación de la pala, de modo que cada pala puede proporcionar empuje en cualquier dirección, muy similar al control de paso colectivo y cíclico en un helicóptero. Los costos operativos para las operaciones de los remolcadores, es decir, las operaciones de asistencia a embarcaciones representan una parte importante de los gastos de la tripulación. Por lo tanto, existe un deseo de reducir los gastos de operar los remolcadores.
El remolcador puede, en algunas circunstancias, volcarse o hundirse debido a una combinación inadvertida de fuerza de tracción y empuje. Estas situaciones normalmente las evita un capitán experimentado, pero en caso de que la tripulación no actúe o si el remolcador es un barco no tripulado, es necesario aumentar la protección en tales situaciones.
El documento WO 2015/114079 A1 se refiere a un remolcador, para dar asistencia a embarcaciones de carga, que comprende: al menos un conjunto de propulsión; una línea de remolque para establecer una conexión de tracción entre la embarcación de carga y el remolcador; un dispositivo de medición para medir la tracción a punto fijo; un conjunto central de procesamiento (CPU) para registrar el resultado de la medición y formar un comando de control relacionado con la fuerza propulsora y/o la dirección propulsora, para fines de propulsión.
RESUMEN
Es un objeto de la invención proporcionar un sistema que supere o al menos reduzca los problemas indicados anteriormente.
Los objetos anteriores y otros se logran mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las formas de implementación resultan evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes, la descripción y las figuras. Según un primer aspecto, se proporciona un remolcador para dar asistencia a una embarcación marítima para maniobrar, comprendiendo dicho remolcador:
- un motor para accionar uno o más propulsores, teniendo uno o más propulsores una dirección de empuje controlable, - una línea de remolque para establecer una conexión de tracción entre la embarcación marítima y el remolcador, - una primera disposición de sensor configurada para detectar el tamaño y la dirección de una fuerza de tracción que la línea de remolque ejerce sobre el remolcador,
- una segunda disposición de sensor configurada para detectar una orientación del remolcador,
- un mando configurado para recibir una señal de dicha primera disposición de sensor y una señal de dicha segunda disposición de sensor,
- dicho mando es informado de un tamaño y dirección de empuje generado por dichos uno o más propulsores, - estando configurado dicho mando para determinar si se supera un primer umbral de seguridad, asociado a dicho remolcador, en función de:
- el tamaño y la dirección del empuje detectados, siendo esta última generada por dichos uno o más propulsores, - el tamaño y la dirección de la fuerza de tracción detectados, y
- la orientación detectada del remolcador.
Al dotar a un remolcador de un mando informado de las fuerzas que actúan sobre el remolcador y de la orientación del remolcador, es posible crear un sistema automático para impedir el vuelco y/o hundimiento del remolcador debido a, por ejemplo, una fuerza excesiva en la línea de remolque.
En una primera forma de implementación posible del primer aspecto, el mando está configurado para reducir el tamaño y/o cambiar la dirección del empuje generado por uno o más propulsores cuando el mando ha determinado que el remolcador ha excedido dicho primer umbral de seguridad.
En una segunda forma de implementación posible del primer aspecto, el remolcador está provisto de una disposición para desconectar el remolcador de la línea de remolque en respuesta a un comando del mando.
En una tercera forma de implementación posible del primer aspecto, la disposición comprende un dispositivo para cortar la línea de remolque.
En una cuarta forma de implementación posible del primer aspecto, el mando está configurado para provocar el corte de dicha línea de remolque cuando el mando ha determinado que el remolcador ha excedido un segundo umbral de seguridad que es superior a dicho primer umbral de seguridad.
En una quinta forma de implementación posible del primer aspecto, el primero y el segundo umbral de seguridad corresponden a un riesgo de que dicho remolcador vuelque y/o en donde dicho primero y segundo umbral de seguridad corresponden a un riesgo de que dicho remolcador se hunda.
En una sexta forma de implementación posible del primer aspecto, el mando está configurado para determinar que el remolcador está en riesgo de volcar o hundirse sobre la base de un modelo informático que simula el comportamiento del remolcador.
En una séptima forma de implementación posible del primer aspecto, el mando está provisto de un modelo matemático de dicho remolcador.
Según un segundo aspecto, se proporciona un procedimiento para operar un remolcador según el primer aspecto, comprendiendo el procedimiento:
que el mando del remolcador determine un tamaño y dirección de un empuje creado por uno o más propulsores de dicho remolcador;
que el mando reciba información de detección de la primera disposición de sensor del remolcador y determine el tamaño y la dirección de una fuerza de tracción aplicada a dicho remolcador mediante una línea de remolque; que el mando reciba la información de detección de la segunda disposición de sensor del remolcador y determine una orientación de dicho remolcador; y
que el mando determine si una combinación del tamaño y la dirección del empuje, el tamaño y la dirección de la fuerza de tracción, y la orientación de dicho remolcador excede un umbral de seguridad asociado con dicho remolcador. En una primera forma de implementación posible del segundo aspecto, el procedimiento comprende además que el mando ajuste el tamaño y/o la dirección del empuje para impedir que el remolcador exceda un umbral de seguridad. En una segunda forma de implementación posible del segundo aspecto, el procedimiento comprende además que el mando corte la línea de remolque si se excede un umbral de seguridad.
Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes a partir de la(s) realización(es) descritas a continuación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
En la siguiente porción detallada de la presente descripción, la invención se explicará con más detalle con referencia a las realizaciones ejemplares mostradas en los dibujos, en los que:
la Fig. 1 es una vista lateral de una embarcación asistida y una pluralidad de remolcadores durante una operación de asistencia,
la Fig. 2 es una vista superior de la embarcación asistida y la pluralidad de remolcadores de la Fig. 1 durante una operación de asistencia con un remolcador adicional en el costado de la embarcación asistida,
la Fig. 3 es una vista superior de la embarcación asistida y una pluralidad de remolcadores de la Fig. 1 durante una operación de asistencia con dos remolcadores adicionales en el costado de la embarcación asistida,
la Fig. 4 es un diagrama de sistema de un sistema con un conjunto de control remoto para un piloto, un conjunto de control remoto para un centro de control y un conjunto de control para cada remolcador en el sistema.
la Fig. 5 es una vista lateral de un remolcador con un brazo de grúa en posición de reposo,
la Fig. 6 es una vista lateral del remolcador de la Fig. 5 en una posición elevada sosteniendo una línea de remolque, la Fig. 7 es una vista superior del remolcador de la Fig. 5 con la grúa en una posición de reposo,
la Fig. 8 es una vista frontal de un remolque de la Fig. 5,
la Fig. 9 es una vista superior del remolcador de la Fig. 5, con la grúa en una posición activa para suministrar una línea de remolque a un destinatario,
la Fig. 10 es un diagrama de bloques del sistema para controlar la operación del remolcador de la Fig. 5, la Fig. 11 es una vista lateral de una primera realización de una herramienta de agarre,
la Fig. 12 es una vista de otra cara de la herramienta de agarre de la Fig. 11,
la Fig. 13 es una vista lateral de una segunda realización de una herramienta de agarre,
la Fig. 14 es una vista de otra cara de la herramienta de agarre de la Fig. 13,
la Fig. 15 es una vista superior de una línea de remolque con un ojal de empalme rígido,
la Fig. 16 es una vista superior de una línea de remolque con un ojal de empalme blando,
la Fig. 17 es una vista en perspectiva de una bita de guía con un soporte para el brazo de la grúa,
las Fig. 18 a 25 son diagramas de flujo que ilustran procedimientos para operar el remolcador de la Fig.5, la Fig. 26 es un diagrama de bloques de un centro de control,
la Fig. 27 es una vista superior del centro de control de la Fig. 26,
la Fig. 28 es una vista superior de un conjunto de control portátil para un piloto,
la Fig. 29 es un diagrama de bloque del conjunto de control portátil de la Fig. 28,
las Fig. 30 y 31 son capturas de pantalla de una pantalla táctil del conjunto de control portátil de la Fig.28, la Fig. 32 es una vista superior de un barco con una grúa en conexión eléctrica con toma a tierra, y
la Fig. 33 es un gráfico que ilustra la prevención de colisiones.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La Fig. 1 es una vista lateral de una embarcación marítima asistida 1 y una pluralidad de remolcadores 2 durante una operación de asistencia. La Fig.2 es una vista superior de la embarcación marítima asistida 1, que podría ser la misma embarcación marítima 1 u otra embarcación marítima 1, con un remolcador adicional empujando al costado de la embarcación marítima asistida 1. La Fig. 3 es otra vista superior de una embarcación marítima asistida 1 con dos remolcadores 2 tirando desde el costado de la embarcación marítima asistida 1. El número de remolcadores 2 involucrados en una operación de asistencia depende del tamaño de la embarcación marítima asistida 1, la capacidad de la embarcación marítima asistida 1 para maniobrar por su propia cuenta y con la fuerza de tracción (tracción a punto fijo) que pueden suministrar los remolcadores individuales 2. Típicamente, un remolcador 2 podrá suministrar una tracción a punto fijo de al menos 40 toneladas, preferentemente al menos 50 toneladas e incluso más preferentemente al menos 60 toneladas. La embarcación marítima asistida 1 puede ser cualquier tipo de embarcación marítima 1 que necesite asistencia, como, por ejemplo, un buque de carga, ejemplificado en la Fig. 1 mediante un buque de contenedores. Este ejemplo muestra un buque de contenedores de la denominada isla gemela, diseñado con embudos 4 para los gases de escape más cerca de la popa 6 y un puente 5 más cerca de la proa 7. Los contenedores 8 se muestran estibados sobre cubierta y normalmente también se estibarán debajo de cubierta. El costado del casco 3 está provisto de puntos fuertes 9 marcados con el texto "TUG" para indicar la posición en el casco que es adecuada para ser acoplada por un remolcador 2 que empuja sobre el casco 3.
La embarcación marítima 1 está provista de bolardos y cabrestantes en varias posiciones a lo largo del costado de la embarcación para la unión de una línea de remolque 10. Típicamente, los bolardos y cabrestantes se proporcionan cerca de la popa 6 y cerca de la proa 7 y en intervalos regulares a lo largo de los costados del casco 3. Las líneas de remolque 10 se unen en una posición adecuada en la embarcación marítima 1 según las necesidades reales. Por consiguiente, un extremo de la línea de remolque 10 está unido a la embarcación marítima 1 y el otro extremo de la línea de remolque 10 está unido a un remolcador 2.
En una operación de asistencia, un piloto está a bordo de la embarcación marítima asistida 1 y el piloto está a cargo de controlar las acciones de empuje de los remolcadores 2. En una configuración convencional, el piloto emitirá los comandos de empuje a través de una comunicación por radio inalámbrica a los capitanes de los respectivos remolcadores.
La presente realización se refiere, sin embargo, a remolcadores 2 que, preferentemente, no tienen tripulación y, preferentemente, son controlados parcialmente de manera remota y, preferentemente, son parcialmente operados de manera autónoma. Los remolcadores 2 son preferentemente capaces de operar de manera parcialmente autónoma en respuesta a instrucciones recibidas (de manera inalámbrica) y parcialmente bajo un control remoto directo (inalámbrico).
La Fig. 4 es un diagrama de sistema que ilustra el sistema para controlar los remolcadores 2. Cada remolcador 2 está provisto de un conjunto de control electrónico 50 que está provisto de medios de comunicación inalámbrica . El número de remolcadores 2 implicados puede variar, como se ilustra mediante la numeración 1.... n. Se proporciona un mando 250 del sistema con medios de comunicación inalámbricos en un centro de control 200 y se proporciona un mando remoto 150 con medios de comunicación inalámbricos a, por ejemplo, un piloto en una embarcación marítima asistida 1. Los remolcadores 2 operan de manera autónoma, sobre la base de instrucciones programadas, de manera semiautónoma sobre la base de las instrucciones del mando del sistema 250 en el centro de control 200, o en el control remoto directo sobre la base de las instrucciones del conjunto de control remoto 150 operado por el piloto.
El mando 250 del sistema, por ejemplo, estará ubicado en un centro de control 200 en la costa y normalmente no estará en contacto visual con los remolcadores 2. El mando del sistema 250 está en control de una flota o una pluralidad de remolcadores 2. El mando del sistema 250 decide qué remolcadores 2 se envían a la acción e instruye la navegación de los remolcadores 2 desde la posición de atraque hasta la posición movilizada y viceversa. Por lo tanto, el mando 250 del sistema se usa para instruir al remolcador 2 que navegue a una posición particular y, en una realización, el remolcador 2 navegará a la posición particular de manera autónoma después de haber recibido instrucciones. Cuando el remolcador 2 haya llegado a la posición de movilización, el control del remolcador 2 será asumido por un piloto usando el conjunto de control remoto 150. El conjunto de control remoto 150 se usa para controlar los remolcadores 2 mientras asiste a una embarcación marítima 1 a maniobrar. El conjunto de control remoto 150 es operado por el piloto. y el piloto estará típicamente en contacto visual con los remolcadores 2 usados para dar asistencia a la embarcación marítima 1 a maniobrar.
La cámara en la grúa con su señal transmitida al centro de control remoto 200 o al conjunto de control remoto 150 permite un operador en el centro de control remoto 200 o el piloto a través del conjunto de control remoto 150.
Las Fig. 5 a 9 muestran una realización ejemplar de un remolcador 2 que puede usarse para dar asistencia a la embarcación marítima 1 a maniobrar. El remolcador 2 comprende un casco 23 que está provisto de un puente 24. El casco 23 se extiende desde la popa 26 hasta la proa 27. El casco 23 está provisto de una defensa circunferencial 29.
Uno o dos propulsores en forma de uno o dos propulsores azimutales 28 (propulsores de boquilla) se proporcionan cerca de la popa 26 (aunque son posibles otras posiciones) y proporcionan empuje en cualquier dirección deseada (horizontal). Los propulsores azimutales 28 están conectados a motores de combustión interna (motores diésel) o a motores diésel-eléctricos o motores de accionamiento eléctrico para proporcionar empuje, por ejemplo, un tiro a punto fijo de al menos 40 toneladas. Los depósitos de combustible y/o las baterías eléctricas también se encuentran en el casco 23.
El remolcador 2 está provisto de una superestructura 25 que aloja un cabrestante de energía 21; en esta realización, dos cabrestantes de energía uno al lado del otro en un árbol, y proporcionan soporte para un mástil de radar 30 que está provisto de una antena de radar 31 y otras antenas para comunicaciones por radio. La superestructura 25 también proporciona el soporte para una grúa 22 y dos sensores LIDAR 17.
La grúa 22 se usa para manejar una línea de remolque 10 que está al menos parcialmente enrollada hasta el cabrestante de energía 21, es decir, para levantar el extremo libre de la línea de remolque 10 y suministrar la línea de remolque 10 a un marinero u otro miembro de la tripulación en la cubierta de la embarcación asistida 1. Otra tarea de la grúa 22 es manejar una cuerda de amarre y manejar la conexión eléctrica a la costa cuando el remolcador 2 está atracado.
Una línea de remolque 10 se extiende desde el cabrestante de energía 21 hasta y a través de una abertura en una bita 11 que está ubicada delante de la superestructura 25. El cabrestante de energía 21 es preferentemente un cabrestante doble y otra línea de remolque 10 (Fig. 7) puede extenderse desde el cabrestante de energía 21 a través de una abertura en una bita 12 que se encuentra detrás de la superestructura 25.
Las bitas 11 y 12 guían las líneas de remolque 10 y aseguran que las líneas de remolque 10 tengan el ángulo correcto con respecto al cabrestante de energía 21 para enrollar y leer correctamente las líneas de remolque 10. El extremo libre de la línea de remolque 10 se sujeta mediante una herramienta de agarre en el extremo libre de la grúa 22. Algo a lo que se denomina boza 13 está unida al extremo libre de la línea de remolque 10. La boza 13 es una línea ligera que puede ser manipulada por la tripulación y pasar a través de un pasacables en la embarcación marítima asistida 1 hasta un cabrestante en la embarcación marítima asistida 1. La línea de remolque pesada 10, a continuación, se puede tirar hasta la cubierta de la embarcación marítima 1 a través del pasacables mediante la activación del cabrestante.
La superestructura 25 lleva el mástil de radar 30 en el que se proporciona la antena de radar 31. El mástil de radar 30 también está provisto de otras antenas para fines de comunicación por radio.
La superestructura 25 también sirve como soporte para una grúa 22. En esta realización, la grúa 22 es una grúa de brazo articulado, pero también podría usarse cualquier otro tipo adecuado de grúa o brazo de robot. En una realización, el brazo de la grúa está provisto de un monitor de incendios (no mostrado) o al menos provisto de medios para sujetar un monitor de incendios al brazo de la grúa.
La grúa 22, el cabrestante de energía 21 y otros equipos del remolcador 2 pueden accionarse de manera hidráulica. Para ello, el remolcador 2 está provisto de una bomba hidráulica o estación de bombeo que proporciona fluido hidráulico presurizado para estos consumidores bajo el control del conjunto de control electrónico 50.
La grúa 22 está suspendida de manera pivotante desde la superestructura 25 alrededor de un eje vertical del remolcador 2 mediante un miembro de base 35 que preferentemente es anular. El extremo proximal de la sección interna 32 del brazo de la grúa está articulado al miembro de base 35 y el extremo distal de la sección interna 32 está articulado a la sección externa 33 del brazo de la grúa mediante una bisagra 34. La sección externa 33 del brazo de la grúa es telescópica para aumentar el alcance de la grúa.
Un primer cilindro hidráulico 36 está articulado al miembro de base 35 en su extremo próximo y a la sección externa 33 en su extremo distal. El primer cilindro hidráulico 36 se puede usar para levantar el brazo de la grúa desde el extremo inferior. El brazo de la grúa se muestra en una posición de reposo baja en la Fig. 5 y el brazo de la grúa se muestra en una posición elevada en la Fig. 6, aunque se entiende que la grúa 22 se puede elevar más alto que lo que se muestra en la Fig. 6 Un segundo cilindro hidráulico 37 se extiende a lo largo de la sección externa 33 para ajustar la longitud de la sección telescópica externa 33. El brazo de la grúa se muestra con la sección externa en una posición extendida en la Fig. 9
Se proporciona una herramienta 42 en el extremo distal libre del brazo de la grúa. En una realización, la herramienta 42 es una herramienta de agarre, pero se entiende que la herramienta 42 es una herramienta intercambiable y se puede cambiar por una herramienta para diferentes propósitos, según las necesidades, como, por ejemplo, un monitor de incendios o un conector eléctrico, un gancho o un reflector. A este respecto, el remolcador 2 está provisto de un conjunto de herramientas que pueden ajustarse al extremo distal libre del brazo de la grúa. El conjunto de herramientas se almacena en el remolcador 2 en una posición que puede ser alcanzada por el extremo libre de la grúa 22 de modo que la herramienta en el extremo libre del brazo de la grúa se puede cambiar sin la necesidad de presencia física de un operador humano.
El brazo de la grúa está provisto de sensores (no mostrados) que indican la posición del brazo de la grúa. En una realización, el brazo de la grúa está provisto de sensores (no mostrados) para determinar la fuerza/carga que actúa sobre el brazo de la grúa.
El remolcador 2 está provisto de un soporte 38 para el brazo de la grúa sobre el cual el brazo de la grúa puede descansar cuando no está en acción, es decir, para proporcionar una posición parcial para el brazo de grúa. En una realización, el soporte 38 es una parte integral de la bita 11 en la cubierta de proa y, preferentemente, tiene la forma de un yugo. El remolcador puede estar provisto de dos soportes, un soporte 38 en la cubierta de proa y un soporte 39 en la cubierta de popa, de modo que el brazo de la grúa pueda formar parte en una posición delantera o en una posición trasera. El soporte 39 es, preferentemente, una parte integral de la bita 12 y tiene forma de yugo. El soporte 38, 39 actúa como punto de referencia para calibrar la posición del brazo de la grúa. En una realización, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para recalibrar el brazo de la grúa en intervalos de tiempo regulares en el soporte 38 o el soporte 39.
El extremo distal libre de la línea de remolque 10 está en una realización provista de un ojal de empalme 14. La línea de remolque 10 es, preferentemente, de un material sintético suficientemente fuerte y ligero para flotar. Este tipo de línea de remolque está disponible comercialmente. Se proporciona un casquillo 15 alrededor de la línea de remolque 10 en una posición cercana al ojal de empalme 14. Los detalles del casquillo 15 y su función se describirán con mayor detalle más adelante.
En la Fig. 9 se muestra la grúa sosteniendo el extremo libre de la línea de remolque 10 con la sección telescópica externa 33 del brazo de la grúa en su posición extendida. Esta es una posición adecuada para suministrar el extremo libre de la línea de remolque 10 a un marinero capacitado en una embarcación asistida 1.
La Fig. 10 es un diagrama de bloques del sistema de control y el equipo en el remolcador 2. Un conjunto de control electrónico 50 está conectado a un conjunto de sensores, incluido un sistema de posicionamiento (GPS), un sensor de movimiento (o sensor de referencia de movimiento, que también puede detectar fuerzas de aceleración), un micrófono o una disposición de micrófono, una disposición de cámara (preferentemente cámaras de vídeo digitales), un RADAR 31, un LIDAR (escáner láser), un detector de ángulo de boquilla, un primer lector de RFID, un segundo lector de RFID y un sensor de fuerza de la línea de remolque, preferentemente un sensor de fuerza direccional, un sensor de posición de la grúa y un sensor de fuerza de la grúa. El conjunto de control electrónico también está conectado a un dispositivo de comunicación inalámbrica 54, el cabrestante de energía 21, el motor o motor de accionamiento que acciona el propulsor de boquilla 28, para el propulsor 28 (control direccional y sensor de ángulo), la grúa 22, que incluye un conjunto de compensación de movimiento y una herramienta de agarre 42. El sensor de fuerza de la línea de remolque puede ser una combinación de un sensor de par en el cabrestante de energía 21 y un extensímetro o dispositivo de medición de fuerza similar en cada bita 11,12 de modo que el conjunto de control electrónico 50 sea informado de la magnitud de la fuerza de tracción aplicada a la línea de remolque 10 y la dirección de la fuerza de tracción aplicada por la línea de remolque 10.
En una realización, el remolcador 2 está provisto de una disposición de sensor óptico o una disposición de cámara digital, preferentemente con un campo de visión de 360° en el plano horizontal para ofrecer una vista completa del área alrededor del remolcador 2. La disposición de la cámara puede operar en la parte visual del espectro y/o fuera de la parte visual del espectro. El conjunto de control electrónico 50 está configurado en una realización para transmitir la señal de la disposición de la cámara de manera inalámbrica al centro de control 200 o al conjunto de control remoto 150.
El conjunto de control electrónico 50 está provisto de un módulo de navegación, un módulo para evitar colisiones y un módulo de reconocimiento de imágenes, que se describirán con mayor detalle más adelante.
El centro de control 200, ilustrado en las Fig. 26 y 27 está provisto de un dispositivo de comunicación 254, por ejemplo, para recibir la señal de la disposición de cámara enviada por el dispositivo de comunicación 54 en el remolcador 2 y, por supuesto, cualquier otra información enviada por el dispositivo de comunicación 54. El centro de control 200 está provisto de pantallas de visualización 272 para mostrar, preferentemente en tiempo real, e incluso más preferentemente en tiempo real y en una matriz circular de 360° de pantallas de visualización 272, la señal de la disposición de la cámara a un operador humano en el centro de control. En la presente realización, se muestran ocho pantallas de visualización 272 en una disposición circular, pero se entiende que se pueden usar menos de ocho pantallas de visualización en una disposición circular y más de ocho pantallas de visualización en una disposición circular. Además, se pueden usar proyectores o similares en su lugar para proporcionar una única pantalla de visualización completamente circunferencial.
En una realización, la realidad aumentada se superpone sobre las pantallas de visualización 272, tanto para, por ejemplo, información sobre fuentes de sonido (distancia y dirección) como obstáculos en el rumbo del remolcador 2. El remolcador 2 está provisto de un sensor acústico, preferentemente una disposición de sensor acústico direccional con un campo de audición de 360° en el plano horizontal. En una realización, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para transmitir la señal desde la disposición de sensor acústico direccional al centro de control 200 o al conjunto de control remoto 150. El conjunto de control electrónico 250 en el centro de control 200 está configurado para representar información sobre la dirección y ubicación de la fuente del sonido detectado en instrumentos o en las pantallas de visualización, por ejemplo, mediante realidad aumentada.
El centro de control 200 está provisto de transductores (altavoces) 274 para reproducir la señal de la disposición de sensor óptico recibida a través del dispositivo de comunicación inalámbrica 254, preferentemente en tiempo real, incluso más preferentemente en tiempo real y espacialmente, a un operador humano en el centro de control 200. De ese modo, el operador humano obtiene una impresión de la dirección de la fuente de sonido que se ha detectado. El centro de control 200 está provisto además con al menos una consola de control 280 para permitir a los operadores ingresar instrucciones o comandos para controlar la operación de los remolcadores 2. La consola de control 280, el dispositivo de comunicación inalámbrica 254, los altavoces 274 y las pantallas de visualización 272 están todos conectados a un conjunto de control electrónico 250. El conjunto de control electrónico 250 está configurado para recibir instrucciones y comandos a través de la consola de control 280 de un operador humano y para transmitir estas instrucciones/comandos de manera inalámbrica al remolcador 2 en cuestión. El conjunto de control electrónico 250 también está configurado para reproducir la información recibida de los remolcadores en las pantallas de visualización 272, a través de los altavoces 274 y en los instrumentos y/o pantallas de la consola de control 280.
En una realización, el sistema de posicionamiento en el remolcador 2 es un sistema de posicionamiento basado en satélites (por ejemplo, GPS) y, en una realización, el remolcador 2 está configurado para transmitir su posición geográfica según la determinación mediante el sistema de posicionamiento de manera inalámbrica al centro de control 200 y/o el conjunto de control remoto 150.
En una realización, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para atracar el remolcador de manera autónoma 2. En este caso, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para reaccionar con precisión al entorno cercano del al menos un remolcador 2 a fin de evitar la sobrecarga del muelle o del casco 23. El conjunto de control electrónico usa en particular la señal del sensor de referencia de movimiento, incluida la información de aceleración y el tirón (cambio de aceleración, es decir, la derivada de la aceleración con respecto al tiempo).
En una realización, el procedimiento para controlar al menos un remolcador 2 desde el centro de control 200 ubicado remotamente comprende proporcionar un remolcador 2, proporcionar un centro de control 200 ubicado remotamente, enviar instrucciones de manera inalámbrica desde el centro de control ubicado remotamente 200 al, al menos, un remolcador 2, recibir las instrucciones de manera inalámbrica en el remolcador 2 y ejecutar las instrucciones con el remolcador 2.
En una realización, el envío de instrucciones de manera inalámbrica comprende enviar instrucciones para que el remolcador 2 navegue a una posición particular, el remolcador 2 reciba las instrucciones y el remolcador 2 navegue a la posición particular. En una realización, el procedimiento comprende que el remolcador 2 navegue de manera autónoma desde su posición actual a la posición particular, incluyendo preferentemente que el remolcador 2 navegue de manera autónoma desde su posición actual a la posición particular.
En una realización, enviar instrucciones de manera inalámbrica comprende enviar instrucciones al remolcador 2 para seguir una embarcación marítima asistida 1 a una distancia constante, preferentemente una embarcación marítima asistida que está conectada al remolcador 2 por una línea de remolque 10 sin tensión en la línea de remolque 10. En una realización, el procedimiento comprende enviar instrucciones desde el conjunto de control remoto 150 al, al menos, un remolcador 2 a fin de suministrar el extremo libre de una línea de remolque 10 conectada al remolcador 2 a un destinatario en una embarcación marítima a ser asistida 1, particularmente a un recipiente en una posición particular en la embarcación marítima asistida 1, y el remolcador 2 suministra el extremo libre de la línea de remolque 10 al recipiente usando la grúa 22 para suministrar el extremo libre de la línea de remolque 10 a un miembro de la tripulación en la cubierta de la embarcación marítima asistida 1.
En una realización, el procedimiento comprende enviar instrucciones desde un conjunto de control remoto, por ejemplo, el conjunto de control remoto portátil 150 en la embarcación marítima asistida 1 operada por un piloto, al remolcador 2 para enrollar o desenrollar la línea de remolque 10, y para que el remolcador 10 enrolle para desenrollar la línea de remolque 10 mediante la activación del cabrestante de energía 21.
En una realización, el procedimiento comprende enviar instrucciones desde un conjunto de control remoto, por ejemplo, el conjunto de control remoto portátil 150 en la embarcación asistida 1 operado por un piloto, para un comando de empuje con un tamaño y dirección dados para el remolcador 2, a fin de que el remolcador 2 aplique un empuje de un tamaño y dirección a la embarcación marítima asistida 1 y al remolcador 2 aplicando un empuje con un tamaño y dirección según las instrucciones para la embarcación marítima asistida 1.
En una realización, el procedimiento comprende enviar instrucciones desde un conjunto de control remoto, por ejemplo, el conjunto de control remoto portátil 150 en la embarcación asistida 1 operado por un piloto, para la posición de empuje y opcionalmente un ángulo de empuje óptimo, y el remolcador 2 se mueve a la posición de empuje indicada y al ángulo de empuje óptimo.
Un primer lector de RFID está asociado con cada una de las bitas 11, 12 y el segundo lector de RFID está asociado con el extremo libre de la grúa 22. El dispositivo de comunicación 54 permite que el conjunto de control electrónico 50 reciba información y envíe información.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado para controlar la operación del cabrestante de energía 21, la operación del motor/motor de accionamiento (energía) y la operación del accionamiento de la boquilla 28 (ángulo). El conjunto de control electrónico 50 también está configurado para controlar la operación de la grúa 22 y de la herramienta de agarre (pinza) 42.
En una realización, las señales de la cámara, el RADAR y el LIDAR, el sistema de posicionamiento y, si está disponible, el sonar se transmiten en tiempo real a través del dispositivo de comunicación 54 al conjunto de control 250 en el centro de control 200 o al conjunto de control remoto portátil 150 del piloto.
La grúa 22 está montada centralmente en el remolcador 2, de modo que puede manejar la cuerda de remolque 10 tanto en la cubierta de proa como en la cubierta de popa. La posición central también permitirá que la grúa 22 se extienda por el costado en una situación de atraque y cuando suministre la línea de remolque 10 a un marinero capacitado u otro miembro de la tripulación en una embarcación asistida 1.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado para controlar la operación de la grúa en respuesta a los sensores de posición y movimiento en la grúa y/o el conjunto de referencia de movimiento del remolcador para y en respuesta al lector de RFID en la grúa.
En una realización, la grúa 22 está provista de un conjunto de compensación de movimiento. En una realización, el conjunto de compensación de movimiento está provisto de un elemento que puede pivotar alrededor de al menos dos ejes ortogonales y donde el conjunto de compensación de movimiento comprende accionadores para pivotar el elemento de manera controlable alrededor de los al menos dos ejes ortogonales. En una realización, la grúa 22 se coloca sobre una plataforma de compensación de movimiento, es decir, le conjunto de compensación de movimiento está formado por la plataforma de compensación de movimiento. La plataforma de compensación de movimiento puede comprender tres o más actuadores lineales que dan soporte a la plataforma y alrededor del conjunto de control electrónico 50. En otra realización, el movimiento del extremo libre de la grúa 22 se compensa usando los actuadores de la grúa, es decir, el conjunto de compensación de movimiento está formado por los actuadores de la grúa 22. En una realización, la mordaza del remolcador 2 se compensa al menos parcialmente mediante la rotación de la grúa 22 y la elevación de la sobretensión se compensa al menos parcialmente elevando o bajando y/o extendiendo los movimientos de retracción del brazo de la grúa.
El sensor de movimiento (conjunto de referencia de movimiento) informa al conjunto de control electrónico 50 de los movimientos del remolcador 2, tales como cabeceo, balanceo y mordaza, más preferentemente incluyendo cabeceo, giro, mordaza, desplazamiento, búsqueda y contraladeo. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para compensar el movimiento del remolcador 2 con el fin de mantener el extremo libre del brazo de la grúa sustancialmente libre de movimiento con respecto al sistema de coordenadas global. Alternativamente, el conjunto de control electrónico 50 puede recibir un sensor de movimiento y/o posición a bordo de la embarcación asistida 1 y mantener el extremo libre del brazo de la grúa sustancialmente libre de movimiento con respecto a la embarcación marítima asistida 1. En una realización, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para ignorar la velocidad de navegación real del remolcador 2, es decir, el movimiento causado por la velocidad de navegación del remolcador no se tiene en cuenta al compensar. Por consiguiente, el extremo libre del brazo de la grúa se puede estabilizar mientras el remolcador 2 sigue a la embarcación marítima asistida 1. Al compensar el movimiento del remolcador 2 o mantener el extremo libre del brazo de la grúa libre de movimiento con respecto a la embarcación asistida 1, resulta mucho más fácil para un miembro de la tripulación en la cubierta de la embarcación asistida 1 agarrar o atrapar la línea de remolque 10 o la boza 13 unida a ella cuando el brazo de la grúa suministra la línea de remolque 10 al miembro de la tripulación en la cubierta de la embarcación asistida 1. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para compensar el movimiento del extremo libre del brazo de la grúa cuando se establece una conexión eléctrica a la costa. Por consiguiente, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para minimizar el movimiento del extremo libre de la grúa provocado por el movimiento del remolcador en situaciones en las que esto sea útil. Cuando la grúa 22 se usa para recoger el extremo libre de la línea de remolque 10 desde su posición inicial (estacionada) en la bita 11 o 12, el conjunto de control electrónico 50 usa el sistema de coordenadas del propio remolcador 2 como referencia. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para usar la posición de reposo en el soporte 38 o 39 para recalibrar la posición del extremo libre del brazo de la grúa.
El conjunto de control electrónico 50 está provisto de un módulo de navegación que permite al conjunto de control electrónico 50 navegar el remolcador 2 de manera autónoma desde una posición actual a una posición recibida instruida, por ejemplo, una posición cerca de una embarcación marítima 1 que necesita asistencia. El módulo de navegación incluye las cartas náuticas necesarias para la navegación segura del remolcador 2 y forma un sistema de navegación para el remolcador 2. El módulo de navegación permite que el conjunto de control electrónico 50 navegue el remolcador 2 desde el muelle hasta una posición de destino, por ejemplo, una posición de movilización, es decir, una posición en la que se va a desplegar el remolcador 2 para dar asistencia a una embarcación marítima 1 para maniobrar. El módulo de navegación también permite que el conjunto de control electrónico conduzca el remolcador de regreso al muelle desde la posición movilizada. Por consiguiente, al recibir instrucciones a través del conjunto de comunicación inalámbrica 54, el conjunto de control electrónico 50 navega el remolcador 2 de manera autónoma desde el muelle hasta una posición de movilización y viceversa. La colisión con obstáculos en el camino del remolcador 2 se evita mediante el conjunto de control electrónico que despliega el módulo de prevención de colisiones que se explica con mayor detalle más adelante. Con la asistencia del conjunto de prevención de colisiones, el conjunto de control electrónico 50 realiza una acción evasiva si es necesario para evitar una colisión con un objeto, como otra embarcación marítima, tierra, un pilar de un puente o aguas poco profundas.
El sistema de navegación es, preferentemente, un sistema de navegación autónomo configurado para maniobrar el remolcador 2 en todos los escenarios dentro de las intenciones de la COLREG (Convención sobre el reglamento internacional para impedir colisiones en el mar , 1972). Los algoritmos que cumplen con la COLREG se almacenan en el conjunto de control electrónico 50 para que el conjunto de control electrónico 50 pueda realizar las correcciones de rumbo necesarias para navegar de manera segura en todos los escenarios.
El módulo de prevención de colisiones comprende información reglamentaria sobre impedir colisiones, como, por ejemplo, la COLREG, y realiza una acción evasiva según las reglas. El módulo de prevención de colisiones permite al conjunto de control electrónico 2 determinar cuándo y qué acción evasiva tomar.
El conjunto de control electrónico 50 también está provisto de un módulo de reconocimiento de imágenes que permite al conjunto de control electrónico 50 reconocer una imagen que indica un punto fuerte en el costado del casco 3 y la embarcación marítima asistida 1. En una realización, el conjunto de control electrónico, con la ayuda del módulo de reconocimiento de imágenes, es capaz de reconocer a un miembro de la tripulación en cubierta: una embarcación marítima asistida que está lista para recibir una línea de remolque 10.
Las Fig. 11 y 12 ilustran con mayor detalle una primera realización de la herramienta de agarre 42 en dos vistas laterales. La herramienta de agarre 42 comprende dos partes simétricas de espejo 71 que están conectadas de manera pivotante entre sí en un pasador de bisagra 78. Un resorte de alambre 75 empuja las dos partes 71 juntas. Las dos partes 71 forman en un extremo un rebaje en forma de V para acoplar la línea de remolque 10 o para recibir el casquillo 15 en la línea de remolque 10. El contacto de las superficies del rebaje en forma de V 79 con la línea de remolque 10 o el casquillo 15 creará una fuerza que empujará a las dos partes 71 lejos una de la otra contra la fuerza del resorte de alambre 75, pivotando alrededor del pasador de bisagra 78, similar a un sujetador de lavado que es forzada sobre una cuerda de lavado. Cuando la herramienta de agarre 42 es empujada sobre la línea de remolque 10 o sobre el casquillo 15, la línea de remolque 10 o el casquillo 15 serán recibidos en un rebaje sustancialmente cilíndrico 72 formado por dos huecos rebajes de medio cilindro en cada parte 71, como se muestra en la Fig. 11. La porción del rebaje sustancialmente cilíndrico 72 más cerca del rebaje con forma de V 79 está configurada para formar una sección sustancialmente en forma de V que facilita la extracción de la línea de remolque 10 fuera del rebaje cilíndrico 72 contra la fuerza del resorte de alambre 75.
El movimiento pivotante de las dos partes 71 alrededor del pasador de bisagra 78 puede impedirse mediante la acción de un pasador de bloqueo 73 controlado de manera electromagnética, neumática o hidráulica. Un actuador eléctrico, neumático o hidráulico 74 controla la posición del pasador de bloqueo 73 entre una posición retraída en la que el pasador de bloqueo 73 no se extiende hacia un rebaje cilíndrico 77 entre las dos partes 71 y una posición extendida (mostrada en la Fig. 12) donde el pasador de bloqueo se extiende hacia el interior del rebaje cilíndrico 77. El rebaje 77 está dispuesto entre las partes 71 en el costado del pasador de bisagra 78 opuesto al rebaje cilíndrico 72. Cuando el pasador de bloqueo 73 se extiende dentro del rebaje 77, impide que las partes 71 se alejen entre sí y, por consiguiente, la línea de remolque 10 puede mantenerse en el rebaje sustancialmente cilíndrico 72, incluso si se aplican grandes fuerzas a la línea de remolque 10.
Las Fig. 13 y 14 muestran una segunda realización de la herramienta de agarre 42 que es muy similar a la primera realización, excepto en que no hay necesidad de un resorte, y el movimiento de las dos partes 71 alrededor del pasador de bisagra 78 está controlado por uno o dos cilindros neumáticos o hidráulicos de doble efecto 80. El rebaje 72 puede ser cilíndrico ya que no hay necesidad de tirar de la línea de remolque contra la fuerza del resorte, dado que la herramienta 42 de agarre puede abrirse activamente. El uno o dos cilindros neumáticos o hidráulicos 80 se extienden entre las puntas superiores (superiores como en la orientación de las Fig. 13 y 14) de las partes 71 y aplican una fuerza de tracción para abrir la herramienta de agarre a fin de recibir o liberar una línea de remolque 10 y aplicar una fuerza de empuje para cerrar la herramienta de agarre 42 y mantener la herramienta de agarre 42 cerrada, con o sin una línea de remolque 10 en el rebaje cilíndrico 72. La operación de los cilindros neumáticos o hidráulicos 80 es controlada por el conjunto de control electrónico 50.
El pasador de bisagra 78 se extiende desde la herramienta de agarre 42 en rebajes en los brazos opuestos de un yugo 84 que sirve para suspender la herramienta de agarre 42 del extremo libre de la grúa. La herramienta de agarre 42 según la primera realización puede suspenderse del extremo libre de la grúa mediante un yugo, de una manera similar.
La Fig. 15 muestra la parte distal de una realización de una línea de remolque 10. El extremo libre de la línea de remolque 10 está provisto de un ojal de empalme rígido 14. El ojal de empalme rígido forma un tope final. En el ojal, se coloca un anillo 42 de metal liviano o de plástico fuerte y elástico para darle rigidez estructural. El tope final formado por el ojal de empalme rígido 14 está dimensionado y conformado de manera que no puede pasar a través de la abertura 18 (Fig. 17) en la bita 11, 12 y, por consiguiente, el ojal de empalme rígido 14 forma el tope final. Esto permite que el cabrestante de energía 21 enrolle la línea de remolque 10 completamente hasta que el tope final golpee la bita 11,12.
En una realización, el cabrestante de energía 21 está provisto de un sensor de posición rotacional (no mostrado) acoplado al conjunto de control electrónico 50 y, a través de este sensor de posición rotacional, el conjunto de control electrónico 50 es informado aproximadamente de la longitud de la línea de remolque 10 que se enrolla.
En una realización, el cabrestante de energía 21 está provisto de un sensor de fuerza o par, y el conjunto de control electrónico 50 está configurado para limitar la fuerza aplicada a la línea de remolque al enrollar en el uso de una señal del sensor de fuerza o par. El conjunto de control electrónico 50 está configurado, preferentemente, para limitar la fuerza aplicada a la línea de remolque 10 por el cabrestante de energía 21 cuando se remolca hacia el tope final. Cuando el conjunto de control electrónico 50 indica al cabrestante de energía 21 que enrolle la línea de remolque 10, un aumento repentino en la señal del sensor de fuerza en el cabrestante de energía 21 informa al conjunto de control electrónico 50 que deje de enrollar en la línea de remolque 10, ya que está en su posición inicial (estacionado). En una realización, la línea de remolque 10 está provista de una primera etiqueta de RFID 90 en o cerca del extremo libre de la línea de remolque 10. La primera etiqueta de RFID 90 es, preferentemente, una etiqueta de RFID pasiva. En una realización, el remolcador 2 está provisto de un primer lector de RFID, preferentemente un lector de RFID activo, el primer lector de RFID se coloca de manera que el lector de RFID detecta la primera etiqueta de RFID 90 cuando el extremo libre de la línea de remolque 10 está muy cerca de la bita 11 o 12, es decir, en su posición inicial o parcial. Preferentemente, se proporcionan dos primeros lectores de RFID, uno cerca de cada bita 11,12. La primera etiqueta de RFID 90 es, preferentemente, una etiqueta pasiva y el primer lector de RFID es preferentemente un lector de RFID activo.
La primera etiqueta de RFID 90 está en una realización provista en el ojal de empalme rígido 14. En otra realización, la primera etiqueta de RFID 90 se proporciona en el casquillo 15.
El primer lector de RFID se coloca de manera que el lector de RFID detecte la primera etiqueta de RFID 90 cuando el casquillo 15 o el ojal de empalme rígido 14 esté muy cerca de la bita 11 o 12.
El conjunto de control electrónico 50 está acoplado al primer lector de RFID, y el conjunto de control electrónico 50 está configurado para terminar la operación del cabrestante de energía 21 durante una operación de enrollado cuando el primer lector de RFID detecta la presencia de la primera etiqueta de RFID 90 en la bita 11 o 12.
En una realización, la grúa 22 está provista de un segundo lector de RFID, preferentemente un lector de RFID activo. El segundo lector de RFID se coloca muy cerca de la herramienta de agarre 42 para que el segundo lector de RFID detecte la primera etiqueta de RFID cuando la herramienta de agarre esté en una posición adecuada para agarrar la línea de remolque en o cerca del ojo de empalme 14. El conjunto de control electrónico 50, por consiguiente, será informado cuando la herramienta de agarre 42 esté cerca del extremo libre de la línea de remolque 10.
La línea de remolque 10 está en una realización provista de una pluralidad de etiquetas de RFID 90 espaciadas a lo largo de la longitud de la línea de remolque 10 en intervalos, preferentemente intervalos de distancia regulares. El primer lector de RFID se coloca de manera que registre una etiqueta de RFID 90 de la pluralidad de etiquetas de RFID cuando dicha RFID pasa a través de la abertura 18 (Fig. 17) en la bita 11,12 durante el enrollado o desenrollado de la línea de remolque. 10. Cada etiqueta de RFID 90 puede tener información individual almacenada en la misma de modo que el conjunto de control de prueba 50 pueda determinar exactamente cuántos enlaces de la línea de tiempo se han enrollado o desenrollado cuando una etiqueta de RFID particular 90 pasa por el 1er lector de RFID. Por consiguiente, el conjunto de control electrónico capaz 50 está configurado para controlar la longitud de la línea de remolque 10 extraída con mucha precisión usando la señal del primer lector de RFID y puede determinar un error, como una línea de remolque rota 10 o una línea de remolque 10 acumulada entre el cabrestante de energía 21 y la bita 11 o 12 debido a la falta de tensión en la línea de remolque 10.
En otra realización, la línea de remolque 10 está provista de una pluralidad de etiquetas ópticas espaciadas a lo largo de la línea de remolque 10 en intervalos, preferentemente intervalos de distancia regulares, un lector óptico conectado al conjunto de control electrónico 50 en el cabrestante de energía 21, en la bita 11, 12 o entre el cabrestante de energía 21 y la bita 11, 12 detecta las etiquetas ópticas para determinar la longitud de la línea de remolque 10 que se desenrolla.
La Fig. 16 muestra otra realización de una línea de remolque 10 con un ojal de empalme blando 14. Un casquillo 15, preferentemente hecho de un metal ligero o de plástico fuerte y elástico, se coloca sobre la línea de remolque 10 y se sujeta a la línea de remolque 10 cerca del ojal de empalme blandos 14. Por consiguiente, la línea de remolque 10 se extiende a través del casquillo 15. El casquillo 15 está provisto de una pestaña en su extremo más cercano al ojal de empalme blando 14 y de un tope 17 en su extremo opuesto. La extensión principal del casquillo 15 sirve como objeto de agarre para la herramienta de agarre 42 (ilustrada en la Fig. 16 mediante una línea interrumpida). La longitud de la extensión principal del casquillo 15 es suficiente para permitir que la herramienta de agarre 42 se agarre alrededor del casquillo 15. El tope final 17 comprende un tronco cónico que sirve como superficie de acoplamiento para acoplar un asiento cónico coincidente 19 en la bita 11, 12 (Fig. 16 y 17). La abertura 18 en la bita 11, 12 tiene un diámetro que es suficientemente grande para que pase la línea de remolque 10 pero demasiado pequeño para permitir que el tope final 17 del extremo pase a través de la abertura 18. Cuando el cabrestante de energía 21 tira de los carretes en la línea de remolque 10, el tope final 17 tocará la bita 11,12 y el asiento de superficie cónica 19 y la tensión en la línea de remolque 10 mantenida por el cabrestante de energía 21 asegurará que el casquillo 15 siempre se extienda en la misma dirección desde la bita 11,12 como se muestra en la Fig.16. Por consiguiente, cuando la línea de remolque 10 está completamente enrollada en la posición y orientación del casquillo 15, la misma se conoce y siempre es la misma. Esto facilita enormemente el agarre del casquillo 15 con la herramienta de agarre 42, ya que siempre conoce la posición exacta del casquillo 15.
El soporte 38 es preferentemente una parte integral de la bita 11,12 y comprende un soporte en forma de yugo formado por dos alas 44 que proporcionan dos servicios 43 de guía ahusada para guiar el brazo de la grúa hacia el centro del soporte 38. La superficie de apoyo del yugo está preferentemente inclinada para coincidir con el ángulo del brazo de la grúa que descansa sobre el mismo en su posición de reposo (estacionado).
En una realización, el conjunto de control electrónico 50 está provisto de instrucciones para mover la herramienta de agarre 42 desde cualquier posición arbitraria a una primera posición de referencia cerca de la bita 11,12, mediante la manipulación del brazo de la grúa. El conjunto de control electrónico 50 está provisto de instrucciones para activar la herramienta de agarre a fin de agarrar la línea de remolque 10 cuando la herramienta de agarre 42 ha llegado a la primera posición de referencia. El conjunto de control electrónico 50 también está provisto de instrucciones para mover la herramienta de agarre 42 en el extremo libre del brazo de la grúa desde la primera posición de referencia a una posición instruida, siendo la posición instruida preferentemente una posición recibida de manera inalámbrica por el dispositivo de comunicación 54 desde un transmisor remoto, como, por ejemplo, el conjunto de control remoto 150 del piloto. El conjunto de control electrónico 50 también está configurado para desenrollar la línea de remolque 10 simultáneamente con el brazo de la grúa moviendo el extremo libre de la línea de remolque hacia la posición deseada. Por consiguiente, se puede mantener una cierta tensión en la línea de remolque 10 mientras la grúa 22 mueve el extremo libre de la línea de remolque 10 desde la posición de estacionamiento hasta la posición deseada.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado para desactivar/abrir la herramienta de agarre 42 para liberar la línea de remolque 10 cuando la herramienta de agarre 42 ha llegado a la posición indicada y/o cuando el dispositivo de medicación 54 en el remolcador 2 ha recibido una confirmación de un transmisor remoto para desactivar/abrir la herramienta de agarre, es decir, cuando el miembro de la tripulación en la cubierta de la embarcación asistida 1 ha recibido la línea de remolque 10. El conjunto de control remoto 150 del piloto está provisto de un medio de entrada para indicar que la línea de remolque 10 ha sido suministrada, de modo que la herramienta de agarre 42 pueda liberar la línea de remolque. Alternativamente, se puede proporcionar al miembro de la tripulación su conjunto portátil con capacidad inalámbrica para emitir el acuse de recibo de que se ha recibido la línea de remolque 10.
En una realización, el remolcador 2 está provisto de un segundo punto de referencia para calibrar la grúa o el brazo robótico en un sistema de coordenadas con respecto al remolcador, el segundo punto de referencia puede ser una estructura fija provista en el remolcador, como el soporte 38 o 39. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para recalibrar la grúa 22 en el segundo punto de referencia en intervalos de tiempo dados.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado para enrollar la línea de remolque 10 mediante la activación del cabrestante de energía 21 al recibir una instrucción a través del conjunto de comunicación 54, es decir, cuando la línea de remolque 10 ha sido recibida y liberada desde la embarcación marítima asistida 1. La instrucción para enrollar la línea de remolque 10 puede originarse desde el conjunto de control remoto 150, por ejemplo, cuando el piloto ha decidido que la operación de asistencia está completa y un miembro de la tripulación en la embarcación del sistema 1 ha separado la línea de remolque 10 desde el bolardo o cabrestante en la embarcación marítima del sistema 1. El miembro de la tripulación que maneja la línea de remolque 10 en la cubierta de la embarcación marítima asistida 1 puede llevar un conjunto de control remoto adicional (no mostrado) para permitir al miembro de la tripulación en cuestión comunicarse de manera inalámbrica con el remolcador 2 para dar aviso de que la línea de remolque 10 ha sido liberada de la embarcación marítima asistida 1 y puede ser enrollada por el remolcador 2. Este conjunto de control remoto adicional para su uso por parte del miembro de la tripulación que maneja la línea de remolque en cubierta está en una realización combinada con la baliza X.
Durante el enrollado en la operación, el conjunto de control electrónico 50 realiza un seguimiento de la longitud de la línea de remolque 10 que se desenrolla usando la señal de un sensor de posición de rotación en el cabrestante de energía 21 y, si está disponible, usando la señal del primer lector de RFID o del lector óptico.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado para desenrollar la línea de remolque 10 mediante la activación del cabrestante de energía 21 tras la recepción de instrucciones a través del dispositivo de localización, de modo que el remolcador 2 pueda asumir la posición óptima de empuje deseado a una distancia óptima desde la embarcación marítima asistida 1. La instrucción para desenrollar la línea de remolque 10 puede ser emitida por el conjunto de control remoto 150 del piloto.
En una realización, el brazo de la grúa está provisto de una cámara digital y el conjunto de reconocimiento de imágenes está configurado para reconocer una marca gráfica en el casco de una embarcación marítima 1 a la que se va a dar asistencia o para reconocer a un miembro de la tripulación en la cubierta de la embarcación marítima asistida 1 o para reconocer un pasacables en la embarcación marítima asistida 1 o para reconocer un muelle o un lugar de atraque. En una realización, la señal de la cámara se transmite de manera inalámbrica a un destinatario ubicado de manera remota, como el centro de control 200, a través del dispositivo de comunicación 54.
En una realización, el remolcador 2 está provisto de un sensor (no mostrado) para detectar la posición de una baliza X (Fig. 3) en una embarcación marítima asistida 1. La baliza X de la embarcación marítima asistida 1 puede ser una baliza GPS, una baliza de radar u otra baliza adecuada que permita una determinación fácil y exacta de su posición. La baliza X está en una realización llevada por el miembro de la tripulación a bordo de la embarcación asistida 1 que va a recibir la línea de remolque 10. Por consiguiente, el conjunto de control electrónico 50 es informado de la posición exacta en la que la línea de remolque 10 debe ser suministrada en la embarcación marítima asistida 1. La baliza X puede ser parte de un paquete que incluye una o más balizas X y el conjunto de control remoto. 150. Este paquete lo lleva el piloto a bordo de la embarcación marítima asistida 1. El piloto maneja el conjunto de control remoto y el piloto suministra la baliza X o las balizas X a los respectivos miembros de la tripulación que van a recibir la(s) línea(s) de remolque 10. En una realización, el remolcador 2 está provisto de un sensor dedicado para detectar la presencia y la posición exacta de la baliza X con el fin de facilitar el suministro de la cuerda de remolque 10 en la posición exacta del miembro de la tripulación que está listo para aceptar la línea de remolque 10.
En una realización, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para seleccionar una herramienta intercambiable del conjunto de herramientas al recibir una instrucción para seleccionar una herramienta intercambiable. La instrucción para seleccionar una herramienta intercambiable que comprende, en una realización, información para seleccionar una herramienta intercambiable particular en relación con una tarea a realizar por la grúa 22. La instrucción para seleccionar una herramienta intercambiable puede originarse desde el centro de control electrónico 200 como parte de una operación autónoma o desde un remitente remoto, tal como el conjunto de control remoto 150 del piloto.
En una realización, el conjunto de control remoto 150 está configurado para controlar de manera inalámbrica la operación de al menos un remolcador 2 desde una posición remota del al menos un remolcador 2, por ejemplo, de la embarcación marítima del sistema 1 por un piloto que ingresa instrucciones en el conjunto de control remoto 150 a través de una interfaz de usuario del conjunto de control remoto 150.
El conjunto de control remoto 150 está configurado para transmitir comandos de empuje de manera inalámbrica al, al menos, un remolcador 2. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para controlar los propulsores del remolcador 2 para ejecutar los comandos de empuje recibidos de manera inalámbrica desde el conjunto de control remoto 150. En una realización, un comando de empuje comprende un vector que indica el tamaño y la dirección del empuje que se va a aplicar.
Los comandos de empuje se ejecutan en una realización como vectores en relación con el casco 3 de la embarcación marítima asistida 1. En una realización, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para bloquear comandos no válidos, es decir, comandos que conducen a una colisión entre las embarcaciones involucradas.
En una realización, el conjunto de control remoto 150 está configurado para transmitir las instrucciones de la embarcación marítima asistida 1 al, al menos, un remolcador 2. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para controlar el remolcador 2 para que siga a la embarcación marítima asistida 1 de manera autónoma, a una distancia constante de la embarcación marítima asistida 1, a fin de ejecutar la instrucción recibida. La instrucción de seguimiento de la embarcación marítima asistida 1 puede incluir instrucciones sobre la tensión requerida en la línea de remolque 10 durante la operación de seguimiento de la embarcación marítima asistida 1.
En una realización, en escolta (modo sígueme), la posición deseada del remolcador se define como un vector relativo desde un punto de referencia en la embarcación marítima asistida 1 o como un punto arbitrario en la proximidad de la embarcación marítima asistida 1.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado en una realización para transmitir datos de sensor al conjunto de control remoto 150 y, en una realización, el conjunto de control remoto 150 está configurado para recibir y presentar la información recibida al piloto. Por consiguiente, el piloto puede ser informado de, por ejemplo, la posición exacta del remolcador 2, la cantidad de empuje, la dirección de empuje aplicada y la tensión en la línea de remolque 10.
Las Fig. 28 a 31 ilustran el conjunto de control remoto 150 y su operación. En una realización, el conjunto de control remoto 150 es un ordenador de tableta portátil 150 con una pantalla táctil 172. El ordenador de tableta 150 comprende un conjunto de control electrónico 155 acoplado a un dispositivo de comunicación inalámbrica 154, a un conjunto de energía de batería, un sensor de posición (GPS) y a la pantalla táctil 172.
En una realización, el conjunto de control remoto 150 está configurado para transmitir su posición (GPS) al remolcador 2 con el fin de permitir que el remolcador 2 identifique la posición de la embarcación marítima asistida 1, es decir, con el fin de facilitar que el remolcador 2 alcance la posición movilizada en las proximidades de la embarcación marítima asistida 1.
El conjunto de control electrónico 155 está configurado para mostrar la ubicación de la embarcación marítima asistida 1 en forma de un contorno de la embarcación en la pantalla de visualización junto con los remolcadores 2 conectados a la misma (TUG1, TUG2, ....TUGn) en una carta de navegación, como se muestra en la Fig 28. La posición de amarre deseada de la embarcación marítima asistida 1 está indicada a modo de ejemplo por el contorno de la embarcación 1 en líneas interrumpidas en una posición de amarre. El piloto puede hacer zoom en la embarcación asistida 1 usando la pantalla táctil para seleccionar en qué posición de la embarcación marítima asistida 1 se une una línea de remolque 10. Las posibles posiciones de unión están indicadas por los círculos de líneas interrumpidas en el contorno de la embarcación asistida, como se muestra en la captura de pantalla de la Fig.30. El piloto puede cambiar la posición de conexión usando la pantalla táctil 172 y el piloto puede seleccionar uno de los remolcadores 2 en la pantalla táctil 172 a fin de enviar una instrucción al remolcador 2 en cuestión. El piloto puede cambiar la posición deseada de un remolcador 2 moviendo el remolcador 2 en cuestión a otra posición en la pantalla.
La Fig. 31 es una captura de pantalla que ilustra la información en la pantalla táctil 172 cuando se ha seleccionado un remolcador 2 particular. El vector ininterrumpido indica el tamaño de empuje actual y la dirección aplicada por el remolcador 2 en cuestión (en este caso de patente, TUG1). El tamaño y la dirección de empuje actuales indicados pueden ser según la última instrucción de empuje emitida (si la hubiera) o según la magnitud y/o dirección de la fuerza en la línea de remolque 10 detectada con los sensores en el remolcador 2.
Al usar la pantalla táctil 172, el piloto puede indicar un nuevo tamaño y dirección de empuje, lo cual se indica en la Fig. 31 mediante el vector interrumpido. El piloto puede ejecutar el cambio y enviar la nueva instrucción de empuje al remolcador 2 en cuestión presionando el botón virtual etiquetado "ejecutar cambio" en la pantalla táctil 172.
Cuando el conjunto de comunicación 54 en el remolcador 2 recibe el nuevo comando de empuje del conjunto de control remoto 150, el conjunto de control electrónico 50 controla los motores y los propulsores azimutales 28 en consecuencia para aplicar el empuje de un tamaño y dirección a la embarcación marítima asistida 1.
El conjunto de control remoto 150 también puede ser usado por el piloto para emitir un comando de seguimiento de la embarcación marítima asistida al remolcador 2. En respuesta a la recepción del seguimiento, las instrucciones de la embarcación marítima asistida por parte del conjunto 54 de comunicación inalámbrica, el conjunto de control electrónico 50 opera los motores y los propulsores azimutales (propulsores de boquilla) 28 en consecuencia. Por consiguiente, el conjunto de control electrónico 50 hace que el remolcador 2 siga a la embarcación marítima 1 a una distancia constante y aún más preferentemente, el conjunto de control electrónico hace que el remolcador 2 siga a la embarcación marítima asistida 1 a una distancia constante y una posición relativa constante con respecto a la embarcación marítima asistida 1.
El conjunto de control remoto 150 está en una realización provista de altavoces para reproducir sonidos captados por el micrófono (disposición) en el remolcador 2 o para reproducir otra información que el piloto necesita recibir del remolcador 2.
En una realización, el remolcador 2 está provisto de un sistema de amarre automático que usa una barra separadora 111 (Fig. 32) para sujetar el remolcador 2 a los bolardos 112 ubicados en la costa 110. La grúa 22 se usa para manipular la barra separadora 111, es decir, para mover la barra separadora desde una posición en el barco a una posición detrás de los bolardos 112 (detrás como se ve desde el barco 2). Una línea de amarre está unida a cada extremo de la barra separadora 111 y las líneas de amarre están sujetadas al barco 2, preferentemente mediante un sistema de tensión automático que incluye uno o más pequeños cabrestantes (no mostrados). La Fig. 18 es un diagrama de flujo que ilustra una realización de un procedimiento de amarre y liberación automática del barco 2. Cuando el remolcador 2 está al costado, recibe un comando de misión a través del conjunto de comunicación 54 y el conjunto de control electrónico 50 procesa el objetivo de la misión y planifica una ruta. . A continuación, el conjunto de control electrónico 50 comprueba si hay algún error del sistema u obstáculo cerca, y si es así, el conjunto de control electrónico 50 decide quedarse al costado e informa el problema de manera inalámbrica a través de el conjunto de comunicación 54 al centro de control 200 y el procedimiento finaliza. Si no hay ningún error del sistema ni ningún obstáculo cerca del conjunto de control electrónico 50, se activa el sistema de amarre automático para liberar el barco desde la costa. A continuación, se ejecuta la misión y el conjunto de control electrónico verifica si la misión está completa. Si se completa la misión, el conjunto de control electrónico 50 controla el barco 2 para que regrese al muelle planificando y ejecutando una ruta de regreso. En las proximidades del muelle, el conjunto de control electrónico usa las señales de los sensores disponibles para conocer la situación y maniobra con cuidado el barco hacia el costado. A continuación, el conjunto de control electrónico 50 activa el sistema de amarre automático y fija el barco 2 a la costa y el procedimiento vuelve al bloque "al costado".
La Fig. 19 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de operar el remolcador 2 comenzando por el remolcador 2 en una posición de espera y, a continuación, recibiendo un comando a través de el conjunto de comunicación 54. El conjunto de control electrónico 50 procesa el objetivo de la misión, y planifica y ejecuta una ruta. Si el sistema de prevención de colisiones detecta un obstáculo, como se describe con más detalle más adelante, el conjunto de control electrónico 50 toma una acción evasiva y planifica una nueva ruta si es necesario. Cuando el remolcador 2 ha llegado cerca de la embarcación marítima asistida 1, espera nuevas instrucciones/comandos del piloto de la embarcación marítima asistida 1.
La Fig. 20 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de operar el remolcador 2 en las proximidades de la embarcación marítima asistida 1, el cual recibe un seguimiento de la embarcación asistida 1 con tensión en la línea de remolque 10. En la etapa siguiente, el conjunto de control electrónico 50 verifica que la tensión en la línea de remolque 10 esté dentro de un intervalo definido, usando la información de sensor disponible. Si la tensión está dentro del intervalo definido, el conjunto de control electrónico continúa controlando el remolcador 2 para seguir a la embarcación marítima asistida 1 a una distancia fija y con la tensión requerida en la línea de remolque 10. Si la tensión está por debajo de un umbral mínimo, el conjunto de control electrónico 50 controla la operación del remolcador 2 para aumentar la tensión en la línea de remolque 10. Si la tensión en la línea de remolque 10 está por encima de un umbral máximo, el conjunto de control electrónico 50 controla la operación del remolcador para disminuir la tensión en la línea de remolque 10. Un cambio en la tensión de la línea de remolque 10 se logra, por ejemplo, cambiando la energía que el motor suministra al propulsor azimutal 28.
La Fig. 21 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de operar el remolcador 2 estando en una posición de espera en las proximidades de la embarcación marítima asistida 1 que, a continuación, recibe una instrucción para suministrar la línea de remolque 10 a una posición particular en la embarcación marítima asistida. En este caso, el conjunto de control electrónico 50 identifica el punto de suministro en la embarcación marítima asistida 1, por ejemplo, usando la baliza X o usando la cámara y el software de procesamiento de imágenes para identificar a un miembro de la tripulación en la cubierta de la embarcación marítima asistida 1 listo para aceptar línea de remolque 10. A continuación, el conjunto de control electrónico 50 controla el remolcador 2 para mover el remolcador 2 a su posición, es decir, cerca del punto de suministro identificado. A continuación, el conjunto de control electrónico 50 verifica si se cumplen los criterios para extender el brazo de la grúa. Si no se cumplen los criterios para extender el brazo de la grúa, el conjunto de control electrónico 50 ajusta la posición del remolcador o ajusta la estabilización (que es una compensación de movimiento) de la grúa 22. Si se cumplen los criterios para extender el brazo de la grúa, el conjunto de control electrónico 50 mantiene la posición del remolcador y comienza y/o continúa la operación de la grúa y verifica si los criterios de seguridad están fuera del intervalo. Si los criterios de seguridad están fuera del intervalo, la operación de la grúa se termina. A continuación, se ajusta la posición del remolcador 2 y/o la grúa 22, se ajusta la estabilización de la grúa 2 y/o se ajustan otros criterios para cumplir con los criterios de seguridad. Cuando los criterios de seguridad están dentro del intervalo, la operación de la grúa continúa hasta que el conjunto de comunicación 54 recibe un acuse de recibo de la embarcación marítima asistida 1 de que se ha recibido la línea de remolque 10. Si no se ha recibido este reconocimiento, la operación de la grúa continúa. Cuando se recibe el acuse de recibo, la operación de la grúa se termina, la grúa se retrae y se estaciona en su posición de reposo, como se muestra en la Fig. 5.
Como se muestra en la Fig.22, después de recibir el reconocimiento de que la línea de remolque 10 ha sido suministrada, el conjunto de control electrónico 50 ajusta la distancia entre el remolcador 2 y la embarcación marítima 1 mientras desenrolla la línea de remolque 10. Este procedimiento continúa hasta que se alcanza la distancia requerida. Cuando se ha alcanzado la distancia requerida, el procedimiento pasa a esperar un comando de empuje de la embarcación marítima asistida 1.
La Fig. 23 ilustra el procedimiento cuando se recibe un comando de empuje. El remolcador está en la posición de espera con la línea de remolque 10 conectada a la embarcación marítima asistida 1. El conjunto de control electrónico recibe un comando de empuje a través del dispositivo de comunicación 54 del conjunto de control electrónico 150, emitido por el piloto. El comando de empuje incluye un vector de empuje que indica la magnitud y dirección del empuje que debe aplicarse. En una realización, el comando de empuje también puede incluir una posición de empuje, es decir, una posición relativa a la embarcación marítima asistida 1 desde la que se ejecutará el comando de empuje y el comando de empuje también puede incluir un ángulo de empuje. Alternativamente, el conjunto de control electrónico se puede configurar para determinar el ángulo de empuje óptimo. Al recibir el comando de empuje, el conjunto de control electrónico 50 controla el remolcador 2 para que se mueva a la posición de empuje. A continuación, el conjunto de control electrónico 50 verifica que se hayan alcanzado la posición y el ángulo de empuje. Si no se ha alcanzado la posición de empuje, el conjunto de control electrónico ajusta la posición del remolcador 2 y gira la embarcación al ángulo de empuje óptimo. Cuando se han alcanzado la posición y el ángulo de empuje, el conjunto de control electrónico 50 aumenta gradualmente el empuje aplicado en la línea de remolque 10 hasta que se alcanza la tensión requerida. A continuación, el conjunto de control electrónico 50 mantiene la tensión requerida en la línea de remolque 10 y espera el siguiente comando de la embarcación marítima asistida 1 (desde el conjunto de control remoto 150) mientras determina si es necesario un ajuste de empuje para mantener la tensión en la línea de remolque 10. Si se recibe un nuevo comando de empuje desde el conjunto de control remoto 150, el conjunto de control electrónico ajusta la posición y hace girar el remolcador 2 al ángulo de empuje óptimo. A continuación, el procedimiento vuelve a la casilla "¿Posición de empuje alcanzada?" y el procedimiento se repite. Si no se recibe un comando de empuje, el conjunto de control electrónico verifica si la misión de empuje está completa. Si la misión de empuje no está completa, el procedimiento regresa a la casilla "esperar comando de la embarcación asistida" ¿Se necesita ajuste de empuje?" Si la misión de empuje está completa, el procedimiento vuelve a la casilla "posición de espera movida".
El procedimiento de la Fig. 24 es prácticamente idéntico al procedimiento de la Fig. 25, excepto en que el empuje es aplicado por el remolcador 2 acoplando un punto fuerte 9 en el casco 3 de la embarcación marítima asistida con la proa 27 del remolcador 2. Como se describe, el conjunto de control electrónico 50 identifica el punto fuerte 9 usando la cámara y el software de reconocimiento de imágenes para identificar la marca en el casco 3. En el procedimiento de la Fig. 24 no es posible usar la tensión en la línea de remolque 10 para verificar que se aplica el empuje requerido. En su lugar, el conjunto de control electrónico usa una tabla de consulta o un modelo matemático del remolcador 2 para controlar los propulsores y lograr la cantidad y la dirección de empuje requeridas que se aplican al casco 3 de la embarcación marítima asistida 1.
La Figura 25 ilustra el procedimiento para soltar la línea de remolque 10 cuando se ha completado la misión de empuje. El conjunto de control electrónico 50 espera la recepción de un acuse de recibo de que la línea de remolque 10 ha sido liberada de la embarcación marítima asistida 1. A continuación, el conjunto de control electrónico 50 activa el cabrestante de energía 21 para enrollar la línea de remolque 10. Mientras se enrolla, el conjunto de control electrónico 50 verifica si la línea de remolque 50 está completamente enrollada, como se describió anteriormente, y si el extremo libre de la línea de remolque 10 está en la posición estacionada. Si este no es el caso, el procedimiento de enrollado continúa. Cuando la línea de remolque 10 está completamente enrollada, el conjunto de control electrónico 50 espera un comando adicional de la embarcación marítima asistida 1 a través del conjunto de control remoto 150 o desde el centro de control 200.
La Fig. 32 ilustra el remolcador 2 (pero podría ser cualquier otro tipo de barco provisto de una grúa 22 o un brazo robótico) amarrado a la costa 110. Las líneas de amarre conectadas a una barra de separación 111 se usan para sujetar el barco 2 a la costa 110. En esta realización, la grúa 22 está configurada para establecer una conexión con la costa 110 cuando el barco 2 está amarrado. La conexión a la costa 110 puede ser una conexión de datos eléctricos y/o energía eléctrica. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para establecer la conexión eléctrica a tierra usando la grúa 22. El conjunto de control electrónico 50 puede programarse para llevar a cabo este procedimiento de manera autónoma cuando el barco 2 está amarrado, y el conjunto de control electrónico 50 también está configurado para desconectar la conexión eléctrica cuando el barco está a punto de salir del muelle. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para poner un conector en conexión con un punto de conexión en la costa para establecer la conexión. En una realización, el conector está formado por una bobina 95 para establecer una conexión inductiva. La contraparte en la costa 110 es una bobina en un poste correspondiente 99 en la costa (muelle o similar). La bobina 95 está provista de una abertura dimensionada y configurada para encajar sobre el poste 99. La bobina 95 tiene un elemento de agarre 97 unido a la misma. El elemento de agarre 97 es similar o idéntico en forma y tamaño al casquillo 15. Por consiguiente, el elemento de agarre 97 coincidirá con la herramienta de agarre 42 y, por lo tanto, la bobina 95 puede manipularse con la herramienta de agarre 42. La bobina 95 tiene un cable de energía 96 unido a la misma que se extiende a un carrete de cable 98 que se proporciona en el barco 2, y el carrete de cable 98 está conectado, a su vez, al sistema eléctrico del barco 2. Cuando la bobina 95 no está en de uso, es colocada por la grúa 22 sobre un poste simple 91 en la cubierta del barco 2, como lo indican las líneas interrumpidas en la Fig. 31.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado para recoger la bobina 95 usando la herramienta de agarre 42 y el elemento de agarre 97 de la cubierta del barco 2 y para mover la bobina 95 hacia y sobre el poste 99 en la costa. Por consiguiente, se establece una conexión eléctrica inductiva con la costa que se puede usar para transmitir energía y/o datos.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado para mantener la conexión eléctrica mientras el barco está amarrado, de modo que, por ejemplo, se puedan cargar las baterías a bordo del barco 2 y se pueda suministrar energía eléctrica al equipo eléctrico a bordo del barco 2. El conjunto de control electrónico 50 permite que el brazo de la grúa 22 se mueva libremente para adaptarse a los movimientos del barco 2 con respecto a la costa, mientras que el conector 95 está conectado al punto de conexión en la forma del poste 99.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado para desconectar la conexión eléctrica cuando el barco 2 tiene que salir del muelle, por ejemplo, al entrar en acción. A este respecto, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para agarrar el elemento de agarre 97 usando la herramienta de agarre 42 y para levantar la bobina 95 del poste 99 con la bobina en el muelle y mover la bobina 95 hacia y sobre el poste 91 en cubierta.
En una realización, el carrete de cable 98 enrolla automáticamente el cable de energía 96 hacia adentro y hacia afuera manteniendo una cantidad predeterminada de tensión en el cable de energía 96, usando un medio elástico u otros medios adecuados.
En una realización, el remolcador 2 está configurado para impedir automáticamente el vuelco o el hundimiento debido a una carga excesiva en la línea de remolque 10. Para ello, el remolcador 2 está provisto de una disposición de sensor configurada para detectar el tamaño y la dirección de la fuerza de tracción que la línea de remolque 10 ejerce sobre el remolcador 2. Esta disposición de sensor puede ser una combinación de un sensor en el cabrestante de energía 21 que determina el par aplicado al mismo y el extensímetro o similar en las bitas 11, 12, que es particularmente útil para determinar la dirección de la fuerza que la línea de remolque ejerce sobre el remolcador 2. El remolcador 2 también está provisto de una disposición de sensor configurada para detectar la orientación del remolcador. El sensor de movimiento (el conjunto electrónico de referencia de movimientos) se puede usar para este fin. Las disposiciones de los sensores están configuradas para enviar información de detección o señales de detección al conjunto de control electrónico 50. El conjunto de control electrónico 50 está configurado para recibir la información de detección o las señales de detección de las disposiciones de sensores. El conjunto de control electrónico 50 puede conectarse a la disposición de sensor en una disposición cableada o inalámbrica. El conjunto de control electrónico 50 recibe la señal de los sensores mencionados anteriormente y el conjunto de control electrónico 50 es informado del tamaño y la dirección del empuje generado por los propulsores. En algunas realizaciones, el conjunto de control electrónico 50 se acopla a una disposición de sensor para detectar el tamaño y la dirección del empuje generado por los propulsores. Alternativa o adicionalmente, en otras realizaciones no hay ningún sensor que detecte el tamaño y la dirección del empuje y, en cambio, un conjunto de control de los propulsores se comunica directamente con el conjunto de control electrónico 50. El conjunto de control de los propulsores envía información a el conjunto de control electrónica 50 con respecto al tamaño y la dirección del empuje de los propulsores. En algunas realizaciones, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para recibir la información relativa al empuje. De esta manera, el conjunto de control electrónico 50 es informado sobre el tamaño y la dirección del empuje en una o más de una pluralidad de formas. El conjunto de control electrónico 50 determina si el remolcador 2 excede un umbral de seguridad en función del tamaño y la dirección de empuje detectados, el tamaño y la dirección de la fuerza de tracción detectados y la orientación detectada del remolcador. El umbral de seguridad puede incluir una inclinación máxima del remolcador 2 con respecto al horizonte. En algunas realizaciones, el conjunto de control electrónico 50 comprende una memoria o almacenamiento electrónico que comprende información relativa a los umbrales operativos mencionados en referencia a las realizaciones en esta solicitud. La memoria electrónica puede comprender además información relativa a la información del umbral de seguridad predeterminado. Por ejemplo, el conjunto de control electrónico 50 compara el tamaño y la dirección de la fuerza de tracción, así como también la orientación que se han determinado para el remolcador en función de la información detectada con una inclinación máxima predeterminada y almacenada del remolcador y/o un tamaño y dirección predeterminados de la fuerza de tracción. El conjunto de control electrónico 50 puede referirse a una tabla de consulta que comprende una pluralidad de umbrales de seguridad predeterminados y/o umbrales operativos que varían con respecto a una o más condiciones. El conjunto de control electrónico 50 es informado del tamaño y la dirección del empuje generado por los propulsores, por ejemplo, mediante una señal de, por ejemplo, los propulsores, la cual es representativa del tamaño y dirección del empuje generado por los propulsores.
En algunas realizaciones, el conjunto de control electrónico 50 determina si se excede el umbral de seguridad. En una realización, el conjunto de control electrónico 50 reduce el tamaño del empuje y/o cambia la dirección del empuje cuando el conjunto de control electrónico 50 ha determinado que se ha superado un umbral de seguridad. Preferentemente, el conjunto de control electrónico comunicará esta reducción en el tamaño de empuje y/o cambio en la dirección de empuje de manera inalámbrica a través del dispositivo de comunicación 54 al centro de control 200 o al conjunto de control remoto 150.
En una realización, el remolcador 2 está provisto de una disposición para desconectar el remolcador 2 de la línea de remolque 10 en respuesta a un comando del conjunto de control electrónico 50, comprendiendo, preferentemente, la disposición un dispositivo para cortar la línea de remolque 10. La disposición para desconectar el remolcador 2 de la línea de remolque 10 mediante un corte incluye, preferentemente, un cuchillo o hacha, o similar, o un elemento para aplicar calor a la línea de remolque 10 típicamente a base de polímeros para cortar la línea de remolque 10.
El conjunto de control electrónico 50 está configurado preferentemente para cortar la línea de remolque 10 cuando el conjunto de control electrónico 50 determina que el remolcador 2 ha excedido un segundo umbral de seguridad que es más alto que el primer umbral de seguridad. En una realización, el primero y el segundo umbral de seguridad son un riesgo de que el remolcador vuelque y/o el primero y el segundo umbral de seguridad son un riesgo de que el remolcador se hunda.
En una realización, el conjunto de control electrónico 50 está configurado para determinar el riesgo de que el remolcador 2 vuelque o se hunda sobre la base de un modelo informático que simula el comportamiento del remolcador 2. En este caso, el conjunto de control electrónico 50 puede estar provisto de un modelo matemático del remolcador 2 que simula el comportamiento del remolcador 2 en respuesta al empuje, la fuerza y la dirección de la línea de remolque y, opcionalmente, las olas.
Por consiguiente, en una realización, el conjunto de control electrónico 50 determina el tamaño y la dirección del empuje creado por los propulsores del remolcador 2, determinando el tamaño y la dirección de una fuerza de tracción aplicada al remolcador 1 mediante una línea de remolque 10, determina la orientación del remolcador 2 y determina si la combinación del tamaño y dirección del empuje y el tamaño y dirección de la fuerza de tracción y la orientación del remolcador 2 exceden un umbral de seguridad. El conjunto de control electrónico 50 puede configurarse además para ajustar el tamaño y/o la dirección del empuje para impedir que el remolcador 2 exceda el umbral de seguridad. El conjunto de control electrónico puede configurarse además para cortar la línea de remolque 10 cuando se excede un umbral de seguridad.
En una realización, el barco o buque (que puede ser cualquier tipo de barco, buque o embarcación y no necesita ser un remolcador 2) está provisto de un sistema para impedir colisiones que puede dar asistencia a la tripulación para evitar colisiones con obstáculos como, por ejemplo, otros barcos o buques. En una realización, el barco o buque está configurado para emitir una advertencia a la tripulación si se excede un primer nivel de riesgo, y en una realización, el barco o buque también está configurado para tomar una acción evasiva si la tripulación toma una acción evasiva cuando se excede un segundo nivel de riesgo que es más alto que el primer nivel de riesgo. El sistema para impedir colisiones también se puede usar para un barco o buque que opere de manera autónoma, en cuyo caso el sistema para impedir colisiones emite una alarma que se transmite de manera inalámbrica a un destinatario remoto cuando se excede un primer nivel de riesgo, y el sistema para impedir navegación toma una acción evasiva cuando se excede el segundo nivel de riesgo. La Fig. 33 muestra un escenario en un gráfico para ilustrar el funcionamiento del sistema para impedir colisiones.
Como se muestra en la Fig. 33, el sistema para impedir colisiones (que puede ser parte integral del conjunto de control electrónico 50) tiene asignada una primera zona de colisión 180 alrededor de la embarcación 2 y ha asignado una segunda zona de colisión 81 alrededor del barco 2, rodeando la segunda zona de colisión 81 la primera zona de colisión 180. La forma y el tamaño de la primera zona de colisión 180 y la forma y el tamaño de la segunda zona de colisión 81 dependen de la velocidad y el rumbo del barco o buque 2. La velocidad y el rumbo del barco o buque 2 se ilustran con el vector 82.
La primera zona de colisión 180 y la segunda zona de colisión 81 son más grandes en la dirección del rumbo del barco o buque y se harán más grandes al menos en la dirección del rumbo al aumentar la velocidad del barco o buque 2 y preferentemente también un poco más grandes en la dirección transversal al rumbo.
Como se muestra en la Fig. 33, el sistema para impedir colisiones ha detectado varios obstáculos usando los sensores en los barcos 2, como, por ejemplo, el RADAR, el LIDAR y la cámara. En este ejemplo, los obstáculos detectados incluyen un barco de recreo (yate) 85, un barco de pesca 87, un buque de carga 86 y una isla 88. Sin embargo, se entiende que estos son solo ejemplos de posibles tipos de obstáculos y que también se pueden detectar otros tipos de obstáculos.
El sistema para impedir colisiones está configurado para asignar una categoría a cada obstáculo detectado. Los ejemplos de categorías son, por ejemplo, embarcaciones, estructuras fijas, aguas poco profundas, tierra y categorías que incluyen preferentemente una pluralidad de categorías de embarcaciones, incluidos barcos, buques y dicha pluralidad de categorías de barcos, pero incluso más preferentemente que incluyen barcos de pesca, remolcadores, lanchas rápidas, yates y yates a vela, así como también dichas categorías de buques que comprenden buques de carga, buques de la marítima, cruceros y transbordadores. Sin embargo, se entiende que esta lista solo proporciona ejemplos y que no es exhaustiva.
Cada categoría tiene información asociada sobre, por ejemplo, la probabilidad de que el obstáculo detectado cambie de posición, cambie de rumbo y/o cambie de velocidad, preferentemente en relación con el plan de navegación del obstáculo detectado (si está disponible) y usando un modelo matemático del obstáculo detectado (si está disponible). Cada categoría también puede tener asociada información sobre la forma y el tamaño de la primera zona de colisión y la segunda zona de colisión, preferentemente en relación con la velocidad detectada y el rumbo (si lo hay) del obstáculo detectado.
En una realización, el sistema de navegación está configurado para seguir el curso de un obstáculo detectado. En una realización, el sistema de navegación está configurado para determinar la probabilidad de que un obstáculo detectado cambie de rumbo y/o velocidad, preferentemente sobre la base de la categoría en la que se ha colocado el obstáculo. En base a la categoría determinada y la velocidad del obstáculo detectado, el sistema de navegación determina una zona de colisión 83 alrededor de cada obstáculo detectado.
En el ejemplo de la Fig. 33, el barco 2 tiene una ruta planificada 178. Siguiendo esta ruta 178 el sistema de navegación detectará después de un tiempo que la zona de colisión 83 del barco de recreo 85 se superpone con la segunda zona de colisión 81 del barco. A continuación, el sistema de prevención de colisiones transmite una advertencia de manera inalámbrica al centro de control remoto 200 y/o el conjunto de control remoto 150. A menos que el barco 2 reciba instrucciones inalámbricas del centro de control remoto 200 y/o del conjunto de control remoto 150, continuará el rumbo planificado 178. Suponiendo que no se reciba tal instrucción inalámbrica para cambiar de ruta, el sistema de prevención de colisiones detectará después de un tiempo que la zona de colisión 83 del barco de recreo 85 se superpone con la primera zona de colisión 180 del barco 2 y, a partir de entonces, el sistema de prevención de colisiones toma una acción evasiva, preferentemente, según la COLREG, siguiendo una nueva ruta 179 que asegura que el barco 2 pase detrás del barco de recreo 85 a una distancia segura. Para determinar la acción evasiva, el sistema de prevención de colisiones toma en consideración las limitaciones de navegación del barco o el buque 2, preferentemente usando un modelo matemático (si está disponible) del barco o buque 2.
Simultáneamente, el sistema de prevención de colisiones transmite su cambio de ruta, preferentemente usando comunicación VHF como la comunicación VHF marítima estandarizada (por ejemplo, el canal 16, que se usa para mensajes urgentes de seguridad) y preferentemente según las normas internacionales, tales como, por ejemplo, el "vocabulario de navegación marítima estándar de la OMI". En el caso de que ambas embarcaciones tengan el mismo sistema de prevención de colisiones, se usará un protocolo de comunicación estandarizado para el intercambio de datos.
En una realización, el conjunto de control portátil 150 se puede usar para mejorar la comunicación VHF tradicional desde la embarcación asistida a un remolcador convencional. El sistema está configurado para que el piloto pueda emitir un comando para controlar todo el sistema, incluidos los remolcadores 2 y la embarcación marítima asistida 1 en el modo de posicionamiento dinámico. La interfaz en el conjunto de control formal 150 puede incluir sensores adicionales para respaldar la operación de DP y mejorar los datos de posición disponibles para el capitán (de la embarcación marítima asistida 1) y el piloto.
En una realización, el remolcador 2 está provisto de un sistema de anclaje automático (no mostrado). Al sistema de anclaje automático se le puede proporcionar una característica de seguridad y el conjunto de control electrónico 50 puede configurarse en una realización para activar el sistema de anclaje automático como un retroceso seguro, por ejemplo, el modo de falla soporta esta acción.
En la realización, el remolcador 2 es una embarcación de superficie no tripulada (USV), es decir, el remolcador 2 está automatizado hasta el punto en que puede operarse sin tripulación a bordo, posiblemente asistido por instrucciones de una estación de control remoto como el sensor de control remoto 200 o el conjunto de control remoto 150. La estación de control remoto está equipada para que un solo operador pueda maniobrar o supervisar con seguridad el remolcador 2 en todos los escenarios de trabajo. El operador tendrá una vista de 360° del área de operación alrededor del remolcador 2 desde la estación de control, preferentemente acompañada de un sonido 360°.
La comunicación debe proporcionar alta confiabilidad y ancho de banda para una comunicación rápida y efectiva. En una realización, el sistema de comunicación es redundante en sí mismo al usar una topología que utiliza varios canales de comunicación diferentes. Como opción de reserva secundaria, se proporciona un sistema de comunicación basado en un satélite.
Si bien las realizaciones preferidas del barco, el remolcador, el buque y el procedimiento se han descrito en referencia al entorno en el que se desarrollaron, son meramente ilustrativas de los principios de la invención. Los elementos de las diversas realizaciones pueden incorporarse en cada una de las otras especies para obtener los beneficios de esos elementos en combinación con dichas otras especies, y las diversas características beneficiosas pueden emplearse en realizaciones solas o en combinación entre sí. Un solo mando o conjunto de control puede estar formado por una combinación de mandos o conjuntos de control. Pueden idearse otras realizaciones y configuraciones sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. El mero hecho de que ciertas medidas se enumeren en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda usarse de manera ventajosa.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un remolcador (2) para dar asistencia a una embarcación marítima (1) para maniobrar, comprendiendo dicho remolcador:
5
- un motor para accionar uno o más propulsores (28), teniendo uno o más propulsores una dirección de empuje controlable,
- una línea de remolque (10) para establecer una conexión de tracción entre la embarcación marítima y el remolcador, - una primera disposición de sensor configurada para detectar el tamaño y la dirección de una fuerza de tracción que 10 la línea de remolque ejerce sobre el remolcador,
- una segunda disposición de sensor configurada para detectar una orientación del remolcador,
- un mando (50) configurado para recibir una señal de dicha primera disposición de sensor y una señal de dicha segunda disposición de sensor,
- dicho mando es informado de un tamaño y dirección de empuje generado por dichos uno o más propulsores, 15 - estando configurado dicho mando para determinar si se excede un primer umbral de seguridad, asociado a dicho remolcador, en función de:
- el tamaño y la dirección del empuje detectados, siendo esta última generada por dichos uno o más propulsores, - el tamaño y la dirección de la fuerza de tracción detectados, y
20 - la orientación detectada del remolcador.
2. Un remolcador según la reivindicación 1, donde dicho mando está configurado para reducir el tamaño y/o cambiar la dirección del empuje generado por uno o más propulsores cuando el mando ha determinado que el remolcador ha excedido dicho primer umbral de seguridad.
25
3. Un remolcador según la reivindicación 1 o 2, donde dicho remolcador está provisto de una disposición para desconectar el remolcador de dicha línea de remolque en respuesta a un comando de dicho mando.
4. Un remolcador según la reivindicación 3, donde dicha disposición comprende un dispositivo para cortar 30 dicha línea de remolque.
5. Un remolcador según la reivindicación 3 o 4, donde dicho mando está configurado para provocar el corte de dicha línea de remolque cuando el mando ha determinado que el remolcador ha excedido un segundo umbral de seguridad que es superior a dicho primer umbral de seguridad.
35
6. Un remolcador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde dicho primero y segundo umbral de seguridad corresponden a un riesgo de vuelco de dicho remolcador y/o donde dicho primero y segundo umbral de seguridad corresponden a un riesgo de hundimiento de dicho remolcador.
40 7. Un remolcador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde dicho mando está configurado para determinar que dicho remolcador tiene riesgo de vuelco o hundimiento en función de un modelo informático que simula el comportamiento de dicho remolcador.
8. Un remolcador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde dicho mando está provisto de un 45 modelo matemático de dicho remolcador.
9. Un procedimiento de operar un remolcador (2) según la reivindicación 1, comprendiendo dicho procedimiento:
50 que el mando (50) del remolcador determine un tamaño y dirección de un empuje creado por uno o más propulsores (28) de dicho remolcador;
que el mando reciba información de detección de la primera disposición de sensor del remolcador y determine el tamaño y la dirección de una fuerza de tracción aplicada a dicho remolcador mediante una línea de remolque (10); que el mando reciba la información de detección de la segunda disposición de sensor del remolcador y determine una 55 orientación de dicho remolcador; y
que el mando determine si una combinación del tamaño y la dirección del empuje, el tamaño y la dirección de la fuerza de tracción, y la orientación de dicho remolcador excede un umbral de seguridad asociado con dicho remolcador.
10. Un procedimiento según la reivindicación 9, que comprende además el hecho de que el mando ajuste 60 el tamaño y/o la dirección de dicho empuje a fin de impedir que dicho remolcador exceda un umbral de seguridad.
11. Un procedimiento según la reivindicación 9 o 10, que comprende además que el mando corte la línea de remolque cuando se exceda un umbral de seguridad.
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