WO2020164760A1 - Ankerkettensystem - Google Patents

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WO2020164760A1
WO2020164760A1 PCT/EP2019/076934 EP2019076934W WO2020164760A1 WO 2020164760 A1 WO2020164760 A1 WO 2020164760A1 EP 2019076934 W EP2019076934 W EP 2019076934W WO 2020164760 A1 WO2020164760 A1 WO 2020164760A1
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WO
WIPO (PCT)
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anchor chain
optical waveguide
chain system
anchor
optical
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/076934
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Jahn
Sebastian Obermeyer
Original Assignee
Innogy Se
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Filing date
Publication date
Application filed by Innogy Se filed Critical Innogy Se
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/10—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means
    • G01L5/105—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means using electro-optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B2021/003—Mooring or anchoring equipment, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B2021/003—Mooring or anchoring equipment, not otherwise provided for
    • B63B2021/008—Load monitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/20—Adaptations of chains, ropes, hawsers, or the like, or of parts thereof
    • B63B2021/203—Mooring cables or ropes, hawsers, or the like; Adaptations thereof

Definitions

  • the application relates to an anchor chain system for fastening an offshore device to an underwater bed, comprising at least one anchor chain.
  • the application also relates to an anchor chain monitoring system, a method for operating an anchor chain monitoring system
  • Energy sources are increasingly wind energy systems with at least one
  • Wind turbine used A wind power plant is set up in particular to convert the kinetic wind energy into electrical energy.
  • wind energy systems are arranged at locations with a high wind probability. Offshore locations in particular are usually characterized by relatively continuous wind conditions and high average wind speeds, so that increasingly so-called
  • an offshore wind energy system or park has a large number of offshore devices, such as a large number of offshore wind turbines and at least one offshore substation, via which the offshore wind energy system electrically, for example, with an onshore substation or another Offshore substation or offshore converter station is connected.
  • An onshore substation in turn, can be connected to a public power grid.
  • offshore energy cables are laid in the form of submarine cables. While it was previously common practice for offshore wind energy systems to anchor them to the underwater floor, in particular a seabed, by means of a foundation structure (e.g. monopile, tripod, tripile or jacket foundations), there are increasing considerations about floating offshore devices , for example, to install floating offshore wind energy devices in order to install offshore wind energy systems in particular in areas with a great water depth, for example of more than 400 m.
  • An anchor chain system usually has an anchor chain which is formed by a plurality of chain links. While one end of the anchor chain is fastened to the offshore device, the other end can be fastened to the underwater bed, for example to a foundation fastened in the underwater bed.
  • anchor chains are repeatedly damaged, in particular an anchor chain breaks. Such damage can occur in particular due to
  • the application is therefore based on the object of providing an anchor chain system for offshore devices which at least reduces the risk of an anchor chain breaking. According to a first aspect of the application, the object is achieved by an anchor chain system for fastening an offshore device to one
  • the anchor chain system comprises at least one anchor chain.
  • the anchor chain system comprises at least one, at least in the attached state of the anchor chain, guided along the anchor chain
  • Cable-shaped condition sensor the condition sensor being formed by at least one optical waveguide.
  • an anchor chain system is provided according to the application in which the risk of an anchor chain breakage is at least reduced by a condition sensor running along the anchor chain when the anchor chain system is fastened. Even small damage to one
  • Monitoring anchor chain can be detected early with little effort, so that measures can be taken to eliminate the impairment at an early stage. A production standstill of an offshore wind energy device due to an anchor chain break can be prevented.
  • the anchor chain system according to the application is used to fasten an offshore device, in particular a floating (but preferably stationary during operation) offshore device.
  • a floating offshore device can in particular have at least one floating body.
  • the floating offshore device is preferably a floating offshore wind energy device, in particular an offshore wind power plant or an offshore transformer station.
  • Such an offshore device can be fastened, in particular anchored, to an underwater bed (eg sea bed) via at least one anchor chain system according to the application, in particular a plurality of anchor chain systems.
  • an anchor chain system according to the application, in particular a plurality of anchor chain systems.
  • This allows in particular floating offshore wind energy devices in areas with a great water depth, for example to be installed from more than 400 m.
  • the anchor chain system can also be used in shallow water.
  • a chain link can preferably be formed from metal (e.g. steel).
  • a chain link can be ring-shaped or oval-shaped.
  • an anchor chain system In order to detect even minor damage (e.g. microcracks, corrosion) at an early stage and thus to prevent the risk of an anchor chain breakage, it is proposed according to the application to equip an anchor chain system with a condition sensor in the form of an optical fiber.
  • the optical waveguide is designed in particular as a line-shaped (or cable-shaped) condition sensor.
  • Optical waveguides can have at least one optical fiber.
  • Optical waveguide is set up in particular to detect anchor chain parameters which are at least an indication of the mechanical or structural state of the anchor chain.
  • the optical waveguide runs along this anchor chain, in particular adjacent to the anchor chain, when one end of the anchor chain to be monitored is fastened to the offshore device and the other end is fastened to the subsea floor.
  • the optical waveguide (viewed in the longitudinal direction of the anchor chain) can preferably run along essentially the entire anchor chain.
  • the at least one optical waveguide can preferably extend essentially from a first end of the anchor chain, which can be attached to the offshore device, in particular the floating body of the offshore device, to the other end of the
  • Extend anchor chain wherein the other end can be connected to an anchoring element (eg foundation) or can have this.
  • An end to the Optical waveguide can preferably (immediately adjacent to the attachment point of the anchor chain on the offshore device) be attached to the offshore device and the other end of the optical waveguide (immediately adjacent to the attachment point of the anchor chain on the anchoring element) to the anchoring element.
  • the other end of the Optical waveguide can preferably (immediately adjacent to the attachment point of the anchor chain on the offshore device) be attached to the offshore device and the other end of the optical waveguide (immediately adjacent to the attachment point of the anchor chain on the anchoring element) to the anchoring element.
  • the other end of the Optical waveguide can preferably (immediately adjacent to the attachment point of the anchor chain on the offshore device) be attached to the offshore device and the other end of the optical waveguide (immediately adjacent to the attachment point of the anchor chain on the anchoring element) to the anchoring element.
  • Optical fiber with an optical termination for example in the form of a plug or the like, be terminated.
  • the condition sensor can have a length which can essentially correspond to the length of the anchor chain. This allows essentially the entire
  • Anchor chain system are monitored.
  • the at least one optical waveguide can serve as a condition sensor of an (optical) anchor chain monitoring system, and preferably be operated on the basis of optical time domain reflectometry, also known under the English name Optical Time Domain Reflectometry (OTDR).
  • optical time domain reflectometry also known under the English name Optical Time Domain Reflectometry (OTDR).
  • OTDR Optical Time Domain Reflectometry
  • such an optical waveguide allows location-dependent monitoring, so that in addition to any damage, such as a microcrack or corrosion, the location of the damage on the anchor chain can also be determined.
  • the condition sensor in the form of the at least one optical waveguide
  • the condition sensor can be set up to detect acoustic signals, in particular in the form of sound waves, which are caused in particular by the anchor chain.
  • An anchor chain is moved during operation (e.g. by a current), the movement in turn causing acoustic signals or noises in the form of sound waves to be emitted.
  • the emitted sound waves change depending on the structural and / or mechanical state of the anchor chain. For example, a corroded
  • Chain link has a different acoustic signal or sound signal than a non-corroded one (or at least less corroded) chain link.
  • the detection of a damaged anchor chain can be further improved.
  • the at least one optical waveguide can comprise at least one optical fiber, preferably at least two optical fibers.
  • the at least one optical fiber can be arranged in a tubular element of the optical waveguide.
  • the at least one optical fiber can be surrounded (in the radial direction) by at least one protective layer, in particular a protective tube.
  • the at least one optical fiber can be a single mode fiber or a multimode fiber.
  • the tubular element can be formed from a plastic material and / or a glass fiber material and / or a carbon fiber material.
  • the protection of the at least one optical fiber can be improved.
  • a tube made of glass can also be used as the tube element for the at least one optical fiber.
  • the tubular element made of the plastic material high density polyethylene (HDPE) can particularly preferably be. It has been shown that a corresponding
  • Plastic material meets the requirements of an anchor chain system particularly well.
  • the optical waveguide can preferably comprise a reinforcing layer surrounding the tubular element.
  • the reinforcement layer can preferably be formed from a plurality of reinforcement cables. These reinforcement cables can preferably be formed from a fiber composite material. Alternatively or additionally, at least some of the reinforcing cables can be made of metal, in particular steel. Preferably, the plurality of reinforcement cables can at least partly made of metal, in particular steel, and at least partly made of one
  • Fiber composite material be formed. Different
  • Fiber composite materials are used. Can be preferred as
  • the protection of the at least one optical fiber of the optical waveguide can be further improved. It goes without saying that a layer of reinforcing cables or a plurality of layers each consisting of reinforcing cables can be provided in an optical waveguide.
  • the optical waveguide can comprise an outer cladding layer.
  • Sheathing surrounds or encloses the at least one optical fiber, preferably the at least one reinforcement layer, in the radial direction.
  • the casing can preferably be formed from plastic, in particular from at least one fiber composite material.
  • viscoelastic fluid be arranged.
  • the at least one optical fiber can run in a tube element filled with a viscoelastic fluid.
  • the protection of the at least one optical fiber can be improved even further.
  • a gel material or a gel-like mass can preferably be used as the viscoelastic fluid.
  • a silicone gel is particularly suitable.
  • the anchor chain system can comprise at least one cable guide attached to the anchor chain.
  • the cable guide for example in the form of at least one holding element, can be designed to guide the
  • the anchor chain with the optical waveguide can be coupled to one another in a defined manner, at least during the fastened state of the anchor chain.
  • Cable routing can be designed such that the maximum distance in the fastened state between the optical waveguide and the anchor chain to be monitored is less than or equal to 0.5 m, in particular less than or equal to 0.2 m. In this way it can be achieved that the optical waveguide runs in a reliable manner directly adjacent to the anchor chain. A particularly reliable monitoring of the anchor chain can be provided.
  • the anchor chain to be monitored can have a large number of chain links (in particular steel rings).
  • the cable guide can, according to a preferred embodiment of the application
  • Anchor chain system be formed by a plurality of eyes.
  • An eyelet can be attached to a chain link.
  • the eyelet can preferably be made of metal, in particular steel.
  • an eyelet can have an annular or oval shape.
  • a mechanical coupling can be achieved in that the optical waveguide is guided through the respective opening of the plurality of eyelets (in the attached state).
  • the optical waveguide can be guided directly adjacent to the anchor chain in a simple and reliable manner.
  • Optical waveguide can be movably stored, stress states, in particular in the form of tensile and / or shear forces, on which optical waveguides are avoided or at least reduced. States of tension can be caused by movements of the Anchor chain occur.
  • An anchor chain when fastened is in (almost) constant movement and can either be under tension or sag to the maximum when the sea is rough.
  • a quasi-contactless cable routing is desirable, which can be achieved in particular by the described eyelet solution.
  • the optical waveguide can run freely along the anchor chain, regardless of the chain position, and changes in the anchor chain can go along without being damaged.
  • the ratio of the (minimum) inner diameter of an eyelet to the (minimum) outer diameter of the condition sensor to be guided can preferably be at least greater than 1.1, preferably at least greater than 1.5, particularly preferably at least greater than 2. Furthermore, the ratio of ( minimal)
  • the inner diameter of an eyelet to the (minimum) outer diameter of the condition sensor to be guided must be at least less than 10, preferably at least less than 5, particularly preferably at least less than 4. This allows the optical waveguide to be guided along the anchor chain with play Coupling and at the same time a quasi-contactless cable routing are provided. The risk of damage to the
  • Optical fiber can be further reduced.
  • Anchor chain system can be provided between two adjacently arranged eyes between one and ten chain links without one (at least one chain link arranged on this) eye, preferably between one and five
  • Chain links particularly preferably between one and two chain links.
  • every second chain link can be provided with an eyelet. This can ensure that the optical waveguide can be guided sufficiently close along the (almost) entire longitudinal extent of the anchor chain in a safe manner.
  • Anchor chain monitoring system for monitoring the condition of an anchor chain system described above.
  • the anchor chain monitoring system has at least one monitoring device that can be connected to the at least one optical waveguide of the anchor chain system to be monitored.
  • Monitoring device comprises an evaluation device.
  • Evaluation device is set up to evaluate at least one sensor signal that can be received by the optical waveguide.
  • anchor chain is structurally impaired, for example an anchor chain, in particular
  • At least one anchor chain link at least partially has corrosion. In this way, damage to the anchor chain system can be detected and
  • the evaluation device can in particular be set up to evaluate signal parameters such as amplitude, phase and / or frequency.
  • the monitoring device can preferably be installed on or in the offshore device to which the anchor chain system to be monitored is attached. According to a first embodiment of the application according to the application
  • the evaluation device can be set up to compare the sensor signal with at least one reference criterion.
  • the reference criterion can be a limit value and / or a permissible parameter range. If, for example, the permissible parameter range that can be defined by at least one limit value is exceeded by the parameter values obtained from the sensor signal, the evaluation leads in particular to this
  • Evaluation result that the condition of the anchor chain system is impaired can be the case, for example, when recorded acoustic signals in the form of sound waves, which were caused by the anchor chain system, in particular the anchor chain, are outside the permissible signal range. This can be the case, for example, when a detected sound level is above a permissible sound level.
  • a corresponding notification / message about the detected deviation can then be output.
  • the strength or degree of impairment or damage to the anchor chain can preferably be determined, for example based on the determined discrepancy between the at least one measured parameter value and a limit value.
  • the damage position on the anchor chain system can also be determined by the evaluation device.
  • the at least one parameter value obtained from the sensor signal is within the permissible parameter range, i.e. if the at least one limit value is not exceeded, for example, the evaluation leads in particular to the evaluation result that the state of the anchor chain system is not impaired.
  • the at least one reference criterion can, for example, be fixed and, for example, calculated in advance by simulations and / or determined by tests.
  • the at least one reference criterion can preferably be
  • the at least one (location-dependent) limit value and / or the at least one (location-dependent) permissible parameter range can be determined individually for each anchor chain system. According to a particularly preferred
  • the at least one reference criterion can be based on at least one historical sensor signal of the anchor chain system to be monitored.
  • Parameter range e.g. permissible strength of the acoustic signal
  • monitoring anchor chain is (immediately) after installation in a good or proper structural condition, i.e. damage-free condition, a plurality of sensor signals (which are generated at different times and for a certain period of time (e.g. X weeks, X months etc.) recorded). These sensor signals can be viewed as permissible sensor signals, so that the at least one reference criterion can be determined based on these sensor signals (for example by averaging, forming extreme values, etc.). For example, the maximum permissible acoustic (location-dependent) signal strength (e.g. sound level) for each anchor chain system be determined. The anchor chain system can then be monitored in a simple and at the same time reliable manner by means of a comparison operation.
  • a good or proper structural condition i.e. damage-free condition
  • sensor signals which are generated at different times and for a certain period of time (e.g. X weeks, X months etc.) recorded).
  • These sensor signals can be viewed as permissible sensor signals, so that
  • the at least one recorded sensor signal and / or the at least one reference criterion can be stored in a data memory of the
  • Anchor chain monitoring system are stored.
  • the monitoring device can comprise at least one measurement signal generator.
  • the measurement signal generator can be set up to couple an optical measurement signal into the
  • the evaluation device can be set up to receive and in particular to evaluate the sensor signal generated in response to the optical measurement signal in the optical waveguide.
  • the evaluation can be set up to receive and in particular to evaluate the sensor signal generated in response to the optical measurement signal in the optical waveguide.
  • the monitoring device can in particular be operated according to the OTDR method.
  • the OTDR method for example, the
  • the measurement signal generator is used to couple at least one light pulse, in particular a laser pulse (with a duration between e.g. 3 ns to 20 gs) into the optical fiber.
  • the backscattered light can be measured over time as a sensor signal, in particular by the evaluation device.
  • the sensor signal can in particular be converted into a location dependency, so that a spatially resolved determination of the mechanical structural state of the anchor chain system (for example based on the sound data obtained from the sensor signal) can take place.
  • (instantaneous) environmental data eg water temperature, flow direction, flow strength, wave height, etc.
  • the environmental data can have an influence on the sensor signal without affecting the actual condition of the anchor chain system, especially the anchor chain.
  • Another aspect of the application is a method of operating a
  • Anchor chain monitoring system in particular one described above
  • Anchor chain monitoring system The monitoring process includes:
  • Optical waveguide in response to the coupled-in optical measurement signal comprising determining the state of the anchor chain system to be monitored, based on the received sensor signal and on at least one reference criterion.
  • Yet another aspect of the application is having a computer program
  • Anchor chain monitoring system is operated according to the method described above.
  • the instructions can be stored on a storage medium which can be read out by the processor in order to carry out the method described above.
  • Yet another aspect of the application is the use of a previously described anchor chain system for fastening, in particular anchoring, an offshore device, in particular an offshore wind energy device, to an underwater floor.
  • anchor chain systems The features of anchor chain systems, anchor chain monitoring systems, and
  • Fig. 1 is a schematic view of an embodiment of a
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of an exemplary embodiment
  • Fig. 3 is a schematic view of an embodiment of a
  • Figure 4 is a schematic view of an offshore device with a
  • FIG 5 shows a diagram of an exemplary embodiment of a method according to the present application
  • FIG 6 shows a schematic view of a further exemplary embodiment of a
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a
  • Anchor chain system 100 according to the present application.
  • Anchor chain system 100 has an anchor chain 102 and a cable-shaped one
  • the optical waveguide 104 has at least one optical fiber which can be surrounded, for example, with an outer cladding layer.
  • the anchor chain 102 has a multiplicity of chain links 108 arranged in a row, which are preferably made of metal, in particular steel.
  • the chain links 108 are preferably made of metal, in particular steel.
  • Anchor chain 102 by a variety of movable and nested
  • a chain link can optionally have a connecting piece (not shown) connecting the two longitudinal legs of a chain link 108 in order to increase the load-bearing capacity / strength of a chain link.
  • the at least one cable-shaped condition sensor 104 at least when the anchor chain 102 is fastened, is guided along the anchor chain 102.
  • the optical waveguide 104 can preferably be arranged directly adjacent to the anchor chain 102, so that it can be monitored particularly reliably.
  • the state sensor 104 can preferably be set up to detect acoustic signals or sound signals which are caused in particular by the anchor chain 102.
  • a first end of the anchor chain 102 can be connected to the preferably floating (but in operation essentially stationary) offshore device and the further end be (firmly) connected to an anchoring means (e.g. a foundation) attached to the underwater floor.
  • an anchoring means e.g. a foundation
  • the at least one optical waveguide 104 can be arranged and fastened in particular parallel to the anchor chain 102 to be monitored.
  • the optical waveguide 104 can run essentially from the first end of the anchor chain 102 to the further end of the anchor chain 102.
  • the optical waveguide 104 is set up as a line-shaped state sensor.
  • the mechanical or structural state of the anchor chain system 100, in particular of the at least one anchor chain 102 can be monitored, as will be explained in more detail below.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of another
  • Embodiment of a state sensor 204 in the form of an optical waveguide 204 of an anchor chain system according to the present application.
  • the optical waveguide 204 is formed as follows:
  • the optical waveguide 204 has a plurality of optical fibers 218.
  • the optical fibers 218 are surrounded by a tubular element 212.
  • Tubular element 212 can be formed from metal and / or at least one plastic material.
  • the tubular element 212 serves in particular to protect the optical fibers 218 arranged within the tubular element 212.
  • a reinforcement layer 214 in the present case formed from two sub-reinforcement layers, each from a plurality of
  • a first sub- Reinforcement layer be formed from reinforcement cables made of metal (e.g. steel), and the further sub-reinforcement layer (only) from
  • Reinforcement ropes made of a fiber composite material e.g.
  • Carbon fiber This allows the positive properties of the materials used (high mechanical strength (steel), low weight (carbon fiber), etc.) to be combined.
  • the tubular element 212 is filled with a viscoelastic fluid 210, for example a silicone gel.
  • a viscoelastic fluid 210 for example a silicone gel.
  • the optical waveguide 204 in the present case has a plastic layer 216, in particular made of extruded plastic, as the outer jacket layer. This has the task of the other components 218 to 214 of the
  • condition sensor has further components, such as further
  • Protective layers, filler material, data lines, etc. may include.
  • FIG. 3 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a
  • Anchor chain monitoring system 330 according to the present application.
  • the anchor chain monitoring system has a monitoring device 332, which can preferably be installed on or on the floating offshore device.
  • the monitoring device 332 can be formed at least partially by hardware means and / or at least partially by software means. In particular, the monitoring device 332 is communicative via a
  • Anchor chain system connected can preferably be an anchor chain system corresponding to the exemplary embodiment according to FIG. 1 (or 6).
  • the anchor chain system can preferably be an anchor chain system corresponding to the exemplary embodiment according to FIG. 1 (or 6).
  • Connecting optical waveguide 334 can be formed at least by an elongated optical fiber of the optical waveguide 304 of the anchor chain system.
  • the monitoring device 332 has an evaluation device 338, a measurement signal generator 344, a data memory 336 and a communication module 340. How the evaluation device 338, a measurement signal generator 344, a data memory 336 and a communication module 340. How the
  • the measurement signal generator 344 generates a measurement signal, preferably in the form of at least one light pulse, in particular a laser pulse, and is coupled into the optical waveguide, in particular the at least one optical fiber of the optical waveguide 304, of the anchor chain system in response to the
  • the measurement signal can be received by the optical waveguide 304 of the anchor chain system, in particular by the evaluation device 338, a sensor signal, preferably in the form of time-dependent scattered light.
  • the received sensor signal (e.g. amplitude, frequency, phase) can be evaluated in step 502, in particular based on at least one
  • Reference criterion (and the at least one measurement signal).
  • the reference criterion can be stored in the data memory 336.
  • the time-dependent sensor signal can first be converted into a location-dependent sensor signal and then compared with a location-dependent reference criterion, wherein the location-dependent reference criterion can in particular define a permissible location-dependent parameter range. If, for example, the permissible parameter range that can be defined by at least one limit value is exceeded by the parameter values obtained from the sensor signal, the evaluation leads in particular to the structural condition of the monitored anchor chain being assessed as impaired. A corresponding notification / message can then be output by the communication module 340 via a communication channel 342.
  • the severity of the impairment can preferably be determined in this case, for example on the basis of the specific discrepancy between the at least one measured parameter value and a limit value.
  • the at least one parameter value obtained from the sensor signal is within the permissible parameter range, i.e. if the at least one limit value is not exceeded, for example, the evaluation leads in particular to the status of the monitored anchor chain being assessed as not impaired.
  • the at least one reference criterion can particularly preferably be based on at least one, preferably a plurality of previously recorded historical
  • Sensor signals of the anchor chain system to be monitored are based.
  • environmental data of the monitored anchor chain system e.g. water temperature, flow direction, flow strength, wave height, etc.
  • FIG. 4 shows a schematic view of an offshore device 450 arranged on the water 458, which is fastened, in particular anchored, to the subsea floor 456 by two anchor chain systems 400 (four systems 400 can preferably be provided).
  • the offshore device 450 is in particular a floating offshore wind power plant 450 with a floating body 452, to which one end of the anchor chain systems 400 is mechanically fastened.
  • An anchor chain system 400 can be designed in particular according to the embodiment of Figure 1 (or 6).
  • the respective other end of the anchor chain systems 400 is attached to the subsea floor 456 via an anchor 454 in the form of a foundation 454,
  • the foundation 454 can in particular be part of the
  • a monitoring device 460 can be arranged in at least one foundation 454.
  • each foundation 454 can have a
  • Monitoring device 460 have.
  • the monitoring device 460 is set up in particular to monitor the structural and / or mechanical state of the foundation 454.
  • a plurality of offshore devices 450 for example four offshore devices 450, can generally be attached to a foundation 454. This allows the
  • Foundations 454 tensile and shear forces occur, so that a foundation 454 can loosen through (almost) constant loading from different directions and, in the worst case, loosen. By monitoring a foundation 454, loosening can be detected at an early stage.
  • condition sensor 404 can preferably be equipped with a
  • Data cable be combined.
  • the data cable can have a power cable in order to supply the monitoring device with power.
  • an anchor chain monitoring system 430 is provided with a
  • Monitoring device 432 is provided, on which the respective optical waveguides 404 of the anchor chain systems 400 via connecting optical waveguides 434
  • the monitoring device 432 can be formed similarly to the monitoring device according to FIG.
  • the operation of the anchor chain monitoring system 430 can be similar to that in a corresponding manner Operation of the anchor chain monitoring system according to Figure 3, so that reference is made to the previous statements.
  • Figure 6 shows a preferred embodiment of a
  • Anchor chain system 600 according to the present application. First of all, to avoid repetition, reference is first made to the statements relating to FIG. 1 and essentially only the differences from the exemplary embodiment described above are shown below.
  • cable guide 606 is attached to the anchor chain 602 and, in the preferred exemplary embodiment shown, is formed in particular by a plurality of annular eyelets 606.
  • An eyelet can, for example, by means of
  • Anchor chain 602 are guided.
  • the cable guide 606 is set up in such a way that the optical waveguide 604 is guided along the anchor chain 602 with a maximum distance 670 (preferably less than 0.1 m).
  • the ratio of the (minimum) inner diameter 672 of an eyelet 606 to the (minimum) outer diameter 674 of the condition sensor 604 to be guided can preferably be at least greater than 1.1, preferably at least greater than 1.5, particularly preferably at least greater than 2. Furthermore, the ratio of the (minimum) inner diameter 672 of an eyelet 606 to the (minimum) outer diameter 674 of the condition sensor 604 to be guided must be at least less than 10, preferably at least less than 5, particularly preferably at least less than 4. This allows the optical waveguide 604 to play with play the anchor chain 602 are guided along. The risk of damage to the optical waveguide 604 can be reduced.
  • the Optical waveguide 604 can be guided along anchor chain 602 without stress states occurring, in particular in the form of tensile and / or shear forces, which could damage optical waveguide 604, in particular tear it.
  • the provision of eyelets 606 in particular enables the optical waveguide 604 to be guided along the optical waveguide 604 without contact
  • a chain link 608.2 is provided between two adjacently arranged eyes 606 (precisely) without an eye arranged on this at least one chain link 608.2. In other words, every second
  • Chain link 608.1, 608.3 can be provided with an eyelet 606. In this way, the maximum distance between optical waveguide 604 and anchor chain 602 can be kept particularly small (none than 0.05 m). It goes without saying that with others
  • Variants only every third chain link, every fourth chain link etc. can be provided with an eyelet.

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Ankerkettensystem (100, 400, 600) zum Befestigen einer Offshore-Vorrichtung (450) an einem Unterwasserboden (456), umfassend mindestens eine Ankerkette (102, 402, 602), und mindestens einen, zumindest im befestigten Zustand der Ankerkette (102, 402, 602), an der Ankerkette (102, 402, 602) entlang geführten kabelförmigen Zustandssensor (104, 204, 304, 404, 604), wobei der Zustandssensor (104, 204, 304, 404, 604) durch mindestens einen Lichtwellenleiter (104, 204, 304, 404, 604) gebildet ist.

Description

Ankerkettensystem
Die Anmeldung betrifft ein Ankerkettensystem zum Befestigen einer Offshore- Vorrichtung an einem Unterwasserboden, umfassend mindestens eine Ankerkette. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein Ankerkettenüberwachungssystem, ein Verfahren zum Betreiben eines Ankerkettenüberwachungssystem, ein
Computerprogramm und eine Verwendung.
Zur Bereitstellung von elektrischer Energie aus so genannten erneuerbaren
Energiequellen werden vermehrt Windenergiesysteme mit mindestens einer
Windkraftanlage eingesetzt. Eine Windkraftanlage ist insbesondere zum Wandeln der kinetischen Windenergie in elektrische Energie eingerichtet. Um den Energieertrag bei derartigen Systemen zu steigern, werden Windenergiesysteme an Standorten mit einer hohen Windwahrscheinlichkeit angeordnet. Insbesondere Offshore-Standorte zeichnen sich üblicherweise durch relativ kontinuierliche Windbedingungen und hohe durchschnittliche Windgeschwindigkeiten aus, so dass vermehrt so genannte
Offshore-Windenergiesysteme bzw. Offshore-Windparks errichtet werden. ln der Regel weist ein Offshore-Windenergiesystem bzw. -park eine Vielzahl an Offshore-Vorrichtungen auf, wie eine Vielzahl von Offshore-Windkraftanlagen und mindestens eine Offshore-Substation, über die das Offshore-Windenergiesystem elektrisch beispielsweise mit einer Onshore-Substation oder einer weiteren Offshore- Substation bzw. Offshore-Converterstation verbunden ist. Eine Onshore-Substation wiederum kann mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden sein. Zum Übertragen von elektrischer Energie zwischen zwei Offshore-Vorrichtungen oder einer Offshore- Vorrichtung und einer Onshore-Vorrichtung werden Offshore-Energiekabel in Form von Seekabeln verlegt. Während es bisher bei Offshore-Windenergiesystemen üblich war, diese durch eine Gründungsstruktur (z.B. Monopile-, Tripod-, Tripile- oder Jacket-Gründungen) auf dem Unterwasserboden, insbesondere einem Meeresboden, zu verankern, gibt es vermehrt Überlegungen dazu, schwimmende Offshore-Vorrichtungen, beispielsweise schwimmende Offshore-Windenergievorrichtungen, zu installieren, um insbesondere in Gebieten mit einer großen Wassertiefe, beispielsweise von mehr als 400 m, Offshore-Windenergiesysteme zu installieren.
Um die beschriebenen schwimmenden (aber während des Betriebs stationären) Offshore-Windenergievorrichtungen, aber auch andere Offshore-Vorrichtungen, zu installieren, ist es bekannt, diese mit Ankerkettensystemen an dem
Unterwasserboden zu befestigen, insbesondere zu verankern. Ein Ankerkettensystem weist in der Regel eine Ankerkette auf, die durch eine Mehrzahl von Kettengliedern gebildet wird. Während ein Ende der Ankerkette an der Offshore-Vorrichtung befestigt ist, kann das andere Ende an dem Unterwasserboden befestigt sein, beispielsweise an einem in dem Unterwasserboden befestigten Fundament. ln der Praxis kommt es im Betrieb einer schwimmenden Offshore-Vorrichtung immer wieder zu Beschädigungen von Ankerketten, insbesondere zu einem Ankerkettenriss. Zu einer derartigen Beschädigung kann es insbesondere aufgrund von
Verschleißerscheinung an der Ankerkette (beispielsweise in Form von Korrosion) kommen. Insbesondere bei einer schwimmenden Offshore-Windenergievorrichtung kann ein Durchreißen der Ankerkette eine erhebliche Beeinträchtigung für den Betrieb der Offshore-Windenergievorrichtung darstellen und insbesondere die Stromproduktion für eine erhebliche Zeit stilllegen.
Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, ein Ankerkettesystem für Offshore- Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welches das Risiko eines Ankerkettenbruchs zumindest reduziert. Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Anmeldung gelöst durch ein Ankerkettensystem zum Befestigen einer Offshore-Vorrichtung an einem
Unterwasserboden nach Anspruch 1. Das Ankerkettensystem umfasst mindestens eine Ankerkette. Das Ankerkettensystem umfasst mindestens einen, zumindest im befestigten Zustand der Ankerkette, an der Ankerkette entlang geführten
kabelförmigen Zustandssensor, wobei der Zustandssensor durch mindestens einen Lichtwellenleiter gebildet ist.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird anmeldungsgemäß ein Ankerkettensystem bereitgestellt, bei dem das das Risiko eines Ankerkettenbruchs zumindest reduziert ist, indem ein Zustandssensor im befestigten Zustand des Ankerkettensystems an der Ankerkette entlang verläuft. Bereits kleine Beschädigungen an einer zu
überwachenden Ankerkette können frühzeitig mit einem geringen Aufwand erkannt werden, so dass frühzeitig Maßnahme zur Beseitigung der Beeinträchtigung veranlasst werden können. Ein Produktionsstillstand einer Offshore- Windenergievorrichtung aufgrund eines Ankerkettenbruchs kann verhindert werden.
Das anmeldungsgemäße Ankerkettensystem dient dem Befestigen einer Offshore- Vorrichtung, insbesondere einer schwimmenden (jedoch vorzugsweise im Betrieb stationären) Offshore-Vorrichtung. Eine schwimmende Offshore-Vorrichtung kann insbesondere über mindestens einen Schwimmkörper verfügen. Vorzugsweise handelt es sich bei der schwimmenden Offshore-Vorrichtung um eine schwimmende Offshore-Windenergievorrichtung, insbesondere eine Offshore-Windkraftanlage oder eine Offshore-Umspannstation.
Eine derartige Offshore-Vorrichtung kann über mindestens ein anmeldungsgemäßes Ankerkettensystem, insbesondere einer Mehrzahl von Ankerkettensystemen, an einem Unterwasserboden (z.B. Meeresboden) befestigt, insbesondere verankert werden. Dies erlaubt es insbesondere, schwimmende Offshore- Windenergievorrichtungen in Gebieten mit einer großen Wassertiefe, beispielsweise von mehr als 400 m zu installieren. Es versteht sich, dass das Ankerkettensystem auch in geringeren Wassertiefen einsetzbar ist.
Unter einer anmeldungsgemäßen Ankerkette ist vorliegend ein längliches
(insbesondere rohrförmiges) Element zu verstehen, welches aus einer Mehrzahl von (beweglichen, ineinandergefügten oder mit Gelenken verbundenen) Kettenelementen bzw. gliedern gebildet ist. Ein Kettenglied kann vorzugsweise aus Metall (z.B. Stahl) gebildet sein. Ein Kettenglied kann ringförmig oder ovalförmig gebildet sein.
Um frühzeitig auch geringe Beschädigungen (z.B. Mikrorisse, Korrosion) zu detektieren und somit dem Risiko eines Ankerkettenbruchs vorzubeugen, wird anmeldungsgemäß vorgeschlagen, ein Ankerkettensystem mit einem Zustandssensor in Form eines Lichtwellenleiters auszustatten. Der Lichtwellenleiter ist insbesondere als linienförmiger (bzw. kabelförmiger) Zustandssensor ausgebildet. Der
Lichtwellenleiter kann mindestens eine optische Faser aufweisen. Der
Lichtwellenleiter ist insbesondere eingerichtet, Ankerkettenparameter zu erfassen, die zumindest ein Indiz über den mechanischen bzw. strukturellen Zustand der Ankerkette sind.
Der Lichtwellenleiter verläuft im befestigten Zustand des Ankerkettensystems, also wenn insbesondere ein Ende der zu überwachenden Ankerkette mit der Offshore- Vorrichtung und das andere Ende an dem Unterseeboden befestigt sind, entlang dieser Ankerkette, insbesondere benachbart zu der Ankerkette. Vorzugsweise kann der Lichtwellenleiter (in Längsrichtung der Ankerkette gesehen) entlang der im Wesentlichen gesamten Ankerkette verlaufen. Anders ausgedrückt kann, gemäß einer Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Ankerkettensystems, sich der mindestens eine Lichtwellenleiter vorzugsweise im Wesentlichen von einem ersten Ende der Ankerkette, welches an der Offshore-Vorrichtung, insbesondere dem Schwimmkörper der Offshore-Vorrichtung, befestigt sein kann, bis zu dem anderen Ende der
Ankerkette erstrecken, wobei das andere Ende mit einem Verankerungselement (z.B. Fundament) verbunden sein kann oder dieses aufweisen kann. Ein Ende des Lichtwellenleiters kann vorzugsweise (unmittelbar benachbart zu dem Befestigungspunkt der Ankerkette an der Offshore-Vorrichtung) an der Offshore- Vorrichtung und das andere Ende des Lichtwellenleiters (unmittelbar benachbart zu dem Befestigungspunkt der Ankerkette an dem Verankerungselement) an dem Verankerungselement befestigt sein. Insbesondere kann das andere Ende des
Lichtwellenleiters mit einem optischen Abschluss, beispielsweise in Form eines Steckers oder dergleichen, abgeschlossen sein.
Der Zustandssensor kann eine Länge aufweisen, die im Wesentlichen der Länge der Ankerkette entsprechen kann. Hierdurch kann im Wesentlichen das gesamte
Ankerkettensystem überwacht werden.
Der mindestens eine Lichtwellenleiter kann als Zustandssensor eines (optischen) Ankerkettenüberwachungssystems dienen, und vorzugsweise auf Basis der optischen Zeitbereichsreflektometrie, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung Optical- Time-Domain-Reflectometry (OTDR) betrieben werden. Insbesondere erlaubt ein derartiger Lichtwellenleiter eine ortsabhängige Überwachung, so dass neben einer evtl. Beschädigung, wie ein Mikroriss oder Korrosion, auch der Ort der Beschädigung an der Ankerkette bestimmt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen
Ankerkettensystems kann der Zustandssensor (in Form des mindestens einen Lichtwellenleiters) zum Detektieren von akustischen Signalen, insbesondere in Form von Schallwellen, eingerichtet sein, die insbesondere durch die Ankerkette verursacht werden. Eine Ankerkette wird im Betrieb (z.B. durch eine Strömung) bewegt, wobei die Bewegung wiederum eine Emittierung akustischer Signale bzw. Geräusche in Form von Schallwellen bewirkt. Anmeldungsgemäß ist erkannt worden, dass sich die emittierten Schallwellen abhängig von dem strukturellen und/oder mechanischen Zustand der Ankerkette ändern. Beispielsweise verursacht ein korrodiertes
Kettenglied ein anderes akustisches Signal bzw. Schallsignal als ein nicht korrodiertes (oder zumindest weniger korrodiertes) Kettenglied. Die Detektion einer beschädigten Ankerkette kann weiter verbessert werden.
Wie bereits beschrieben wurde, kann der mindestens eine Lichtwellenleiter mindestens eine optische Faser umfassen, vorzugsweise mindestens zwei optische Fasern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Ankerkettensystems kann die mindestens eine optische Faser in einem Rohrelement des Lichtwellenleiters angeordnet sein. Anders ausgedrückt kann die mindestens eine optische Faser von mindestens einer Schutzschicht, insbesondere einem Schutzrohr, (in radialer Richtung) umgeben sein. Die mindestens eine optische Faser kann eine Monomodefaser oder eine Multimodefaser sein.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des anmeldungsgemäßen
Ankerkettensystems kann das Rohrelement aus einem Kunststoffmaterial und/oder einem Glasfasermaterial und/oder einem Kohlefasermaterial gebildet sein. Der Schutz der mindestens einen optischen Faser kann verbessert werden.
Auch kann insbesondere ein Rohr aus Glas als Rohrelement für die mindestens eine optische Faser eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt kann das Rohrelement aus dem Kunststoffmaterial High Density Polyethylen (HDPE) sein. Es hat sich gezeigt, dass ein entsprechendes
Kunststoffmaterial die Anforderungen eines Ankerkettensystems besonders gut erfüllt.
Vorzugsweise kann der Lichtwellenleiter eine das Rohrelement umschließende Armierungsschicht umfassen. Die Armierungsschicht kann vorzugsweise aus einer Mehrzahl von Armierungsseilen gebildet sein. Diese Armierungsseile können vorzugsweise aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil der Armierungsseile aus Metall, insbesondere Stahl, gebildet sein. Bevorzugt kann die Mehrzahl von Armierungsseilen zumindest teilweise aus Metall, insbesondere Stahl, und zumindest teilweise aus einem
Faserverbundwerkstoff gebildet sein. Hierbei können unterschiedliche
Faserverbundwerkstoffe eingesetzt werden. Bevorzugt kann als
Faserverbundwerkstoff Kohlefaser verwendet werden, um ein besonders
widerstandsfähiges Ankerkettensystem bereitzustellen. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten auch zusätzlich oder alternativ andere Faserverbundwerkstoffe verwendet werden können, beispielweise Glasfaser und/oder Aramidfaser oder dergleichen.
Der Schutz der mindestens einen optischen Faser des Lichtwellenleiters kann weiter verbessert werden. Es versteht sich, dass eine Schicht aus Armierungsseilen oder mehrere Schichten jeweils aus Armierungsseilen bei einem Lichtwellenleiter vorgesehen sein können.
Darüber hinaus kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform, der Lichtwellenleiter eine äußere Mantelschicht umfassen. Die Mantelschicht bzw. Ummantelung
verbessert den Schutz der mindestens einen optischen Faser noch weiter. Die
Ummantelung umgibt bzw. umschließt die mindestens eine optische Faser, vorzugsweise die mindestens eine Armierungsschicht, in radialer Richtung.
Vorzugsweise kann die Ummantelung aus Kunststoff, insbesondere mindestens einem Faserverbundwerkstoff, gebildet sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Ankerkettensystems kann in dem Rohrelement des Lichtwellenleiters ein
viskoelastisches Fluid angeordnet sein. Anders ausgedrückt kann die mindestens eine optische Faser in einem mit einem viskoelastisches Fluid gefüllten Rohrelement verlaufen. Der Schutz der mindestens einen optischen Faser kann noch weiter verbessert werden. Vorzugsweise kann als viskoelastisches Fluid ein Gelmaterial bzw. eine gelartige Masse eingesetzt sein. Besonders geeignet ist ein Silikongel. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen
Ankerkettensystems kann das Ankerkettensystem mindestens eine an der Ankerkette befestigte Kabelführung umfassen. Die Kabelführung, beispielsweise in Form von mindestens einem Halteelement, kann eingerichtet sein zum Führen des
Zustandssensors entlang der Ankerkette. Anders ausgedrückt kann die Ankerkette mit dem Lichtwellenleiter, zumindest während des befestigten Zustands der Ankerkette, definiert miteinander gekoppelt sein. Die (mechanische) Kopplung durch die
Kabelführung kann derart ausgebildet sein, dass der maximale Abstand im befestigten Zustand zwischen Lichtwellenleiter und zu überwachender Ankerkette kleiner oder gleich 0,5 m ist, insbesondere kleiner oder gleich 0,2 m. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Lichtwellenleiter in zuverlässiger Weise unmittelbar benachbart zu der Ankerkette verläuft. Eine besonders zuverlässige Überwachung der Ankerkette kann bereitgestellt werden.
Wie bereits beschrieben wurde, kann die zu überwachende Ankerkette eine Vielzahl von Kettengliedern (insbesondere Stahlringe) aufweisen. Die Kabelführung kann, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen
Ankerkettensystems, durch eine Mehrzahl von Ösen gebildet sein. Eine Öse kann an einem Kettenglied befestigt sein. Die Öse kann vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, gebildet sein. Beispielsweise kann eine Öse eine ringförmige oder ovalförmige Form aufweisen. Eine mechanische Kopplung kann dadurch erreicht werden, dass der Lichtwellenleiter durch die jeweilige Öffnung der Mehrzahl von Ösen (im befestigten Zustand) geführt ist. ln einfacher und sicherer Weise kann der Lichtwellenleiter unmittelbar benachbart zu der Ankerkette geführt werden.
Der Vorteil von Ösen als Kabelführung liegt insbesondere darin, dass eine quasi berührungslose Kabelführung bereitgestellt werden kann. Insbesondere können durch das Vorsehen von Ösen an der Ankerkette, in denen der zu führende
Lichtwellenleiter beweglich lagerbar ist, Spannungszustände, insbesondere in Form von Zug- und/oder Scherkräften, an dem Lichtwellenleiter vermieden, zumindest reduziert werden. Spannungszustände können insbesondere durch Bewegungen der Ankerkette auftreten. Eine Ankerkette im befestigten Zustand befindet sich in einer (nahezu) ständigen Bewegung und kann bei entsprechendem Seegang entweder unter Spannung stehen oder aber maximal durchhängen. Um all diese Zustände abzudecken ist eine quasi berührungslose Kabelführung wünschenswert, welche insbesondere durch die beschriebene Ösenlösung erreicht werden kann. Der Lichtwellenleiter kann bei der Verwendung von Ösen unabhängig von der jeweiligen Kettenposition frei an der Ankerkette entlanglaufen und Veränderungen der Ankerkette beschädigungsfrei mitgehen.
Vorzugsweise kann das Verhältnis des (minimalen) Innendurchmessers einer Öse zu dem (minimalen) Außendurchmesser des zu führenden Zustandssensors zumindest größer als 1,1 sein, bevorzugt zumindest größer als 1,5, insbesondere bevorzugt zumindest größer als 2. Ferner kann das Verhältnis des (minimalen)
Innendurchmessers einer Öse zu dem (minimalen) Außendurchmesser des zu führenden Zustandssensors zumindest kleiner als 10 sein, bevorzugt zumindest kleiner als 5, insbesondere bevorzugt zumindest kleiner als 4. Hierdurch kann der Lichtwellenleiter mit Spiel an der Ankerkette entlang geführt werden ln einfacher Weise kann eine ausreichende Kopplung und gleichzeitig eine quasi berührungslose Kabelführung bereitgestellt werden. Das Risiko von Beschädigungen des
Lichtwellenleiters kann noch weiter reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des anmeldungsgemäßen
Ankerkettensystems kann zwischen zwei benachbart angeordneten Ösen zwischen einem und zehn Kettenglieder/n ohne eine (an diesem mindestens einem Kettenglied angeordnete) Ösen vorgesehen sein, bevorzugt zwischen einem und fünf
Kettenglieder/n, insbesondere bevorzugt zwischen einem und zwei Kettenglieder/n. Besonders bevorzugt kann jedes zweite Kettenglied mit einer Öse versehen sein. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Lichtwellenleiter ausreichend nah entlang der (nahezu) gesamten Längserstreckung der Ankerkette in sicherer Weise geführt werden kann. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist ein
Ankerkettenüberwachungssystem zum Überwachen des Zustands eines zuvor beschriebenen Ankerkettensystems. Das Ankerkettenüberwachungssystem weist mindestens eine mit dem mindestens einen Lichtwellenleiter des zu überwachenden Ankerkettensystems verbindbare Überwachungsvorrichtung auf. Die
Überwachungsvorrichtung umfasst eine Auswerteeinrichtung. Die
Auswerteeinrichtung ist eingerichtet zum Auswerten mindestens eines von dem Lichtwellenleiter empfangbaren Sensorsignals.
Insbesondere ist erkannt worden, dass durch eine Auswertung eines von dem
Lichtwellenleiter empfangbaren Sensorsignals auf den (augenblicklichen)
mechanischen und/oder strukturellen Zustand der überwachten Ankerkette geschlossen werden kann. Beispielsweise kann basierend auf der Auswertung des Sensorsignals erkannt werden, ob das Ankerkettensystem mechanisch bzw.
strukturell beeinträchtigt ist, beispielsweise eine Ankerkette, insbesondere
mindestens ein Ankerkettenglied, zumindest teilweise Korrosion aufweist. Hierdurch kann frühzeitig eine Beschädigung des Ankerkettensystems erkannt und
insbesondere Maßnahmen zur Behebung der Beschädigung des Ankerkettensystems eingeleitet werden, bevor es zu einer den Betrieb der Offshore-Vorrichtung
beeinträchtigenden Beschädigung des Ankerkettensystems, insbesondere einem Kettenbruch, kommen kann.
Die Auswerteeinrichtung kann insbesondere eingerichtet sein zum Auswerten von Signalparametern, wie Amplitude, Phase und/oder Frequenz.
Die Überwachungsvorrichtung kann vorzugsweise auf bzw. in der Offshore- Vorrichtung installiert sein, an der das zu überwachende Ankerkettensystem befestigt ist. Gemäß einer ersten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen
Ankerkettenüberwachungssystems kann die Auswerteeinrichtung eingerichtet sein zum Vergleichen des Sensorsignals mit mindestens einem Referenzkriterium.
Beispielsweise kann das Referenzkriterium ein Grenzwert und/oder ein zulässiger Parameterbereich sein. Wird beispielsweise der durch mindestens einen Grenzwert definierbare zulässige Parameterbereich durch die aus dem Sensorsignal gewonnenen Parameterwerte überschritten, führt die Auswertung insbesondere zu dem
Auswerteergebnis, dass der Zustand des Ankerkettensystems beeinträchtigt ist. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn erfasste akustische Signale in Form von Schallwellen, die durch das Ankerkettensystem, insbesondere die Ankerkette, verursacht wurden, außerhalb des zulässigen Signalbereichs liegen. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn ein detektierter Schallpegel oberhalb eines zulässigen Schallpegels liegt.
Hierbei kann dann eine entsprechende Mitteilung/Nachricht über die detektierte Abweichung ausgegeben werden.
Vorzugsweise kann die Stärke bzw. Grad der Beeinträchtigung bzw. Beschädigung der Ankerkette, beispielsweise aufgrund der bestimmten Diskrepanz zwischen dem mindestens einen gemessenen Parameterwert und einem Grenzwert, bestimmt werden. Wie ferner bereits beschrieben wurde, kann auch die Beschädigungsposition an dem Ankerkettensystem durch die Auswerteeinrichtung bestimmt werden.
Liegt hingegen der mindestens eine aus dem Sensorsignal gewonnene Parameterwert innerhalb des zulässigen Parameterbereichs, wird also beispielsweise der mindestens eine Grenzwert nicht überschritten, führt die Auswertung insbesondere zu dem Auswerteergebnis, dass der Zustand des Ankerkettensystems nicht beeinträchtigt ist. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn erfasste akustische Signale innerhalb des zulässigen Signalbereichs liegen. Zum Beispiel kann der erfasste Schallpegel innerhalb des zulässigen Pegelbereichs liegen. Das mindestens eine Referenzkriterium kann beispielsweise fest vorgegeben sein und beispielsweise vorab durch Simulationen berechnet und/oder durch Tests ermittelt worden sein. Bevorzugt kann das mindestens eine Referenzkriterium, also
insbesondere der mindestens eine (ortsabhängige) Grenzwert und/oder der mindestens eine (ortsabhängige) zulässige Parameterbereich, individuell für jedes Ankerkettensystem bestimmt sein. Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform kann das mindestens eine Referenzkriterium auf mindestens einem historischen Sensorsignal des zu überwachenden Ankerkettensystems basieren.
Insbesondere ist erkannt worden, dass aufgrund der Fertigungstoleranzen, der Dimensionen eines Ankerkettensystems (insbesondere unterschiedliche Längen) und/oder der am Installationsort des Ankerkettensystems anzutreffenden
Umgebungsbedingungen sich der tatsächlich zulässige (ortsabhängige)
Parameterbereich (z.B. zulässige Stärke des akustischen Signals) eines erstes
Ankerkettensystems von dem tatsächlich zulässigen (ortsabhängigen)
Parameterbereich eines weiteren Ankerkettensystems unterscheiden kann.
Um eine optimierte und für jedes Ankerkettensystem abhängig von den individuellen Eigenschaften des jeweiligen Ankerkettensystems und/oder den individuellen
Umgebungseigenschaften des jeweiligen Installationsorts Überwachung zu
ermöglichen, wird insbesondere vorgeschlagen, zunächst eine Mehrzahl von
Sensorsignalen für jedes Ankerkettensystem nach der Installation aufzuzeichnen. Unter der Annahme, dass sich ein Ankerkettensystem, insbesondere die zu
überwachende Ankerkette, (unmittelbar) nach der Installation in einem guten bzw. ordnungsgemäßen strukturellen Zustand, also beschädigungsfreien Zustand, befindet, kann vorzugsweise eine Mehrzahl von Sensorsignalen (die zu unterschiedlichen Zeitpunkten und für einen bestimmten Zeitraum (z.B. X Wochen, X Monate etc.) erfasst wurden) aufgezeichnet werden. Diese Sensorsignale können als zulässige Sensorsignale angesehen werden, so dass basierend auf diesen Sensorsignalen das mindestens eine Referenzkriterium bestimmt werden kann (z.B. durch Mittelung, Extremwertbildung etc.). Beispielsweise kann hierdurch für jedes Ankerkettensystem die maximal zulässige akustische (ortsabhängige) Signalstärke (z.B. Schallpegel) ermittelt werden. Anschließend kann in einfacher und gleichzeitig zuverlässiger Weise durch eine Vergleichsoperation das Ankerkettensystem überwacht werden.
Das mindestens eine aufgezeichnete Sensorsignal und/oder das mindestens eine Referenzkriterium kann/können in einem Datenspeicher des
Ankerkettenüberwachungssystems gespeichert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Überwachungsvorrichtung mindestens einen Messsignalgenerator umfassen. Der Messsignalgenerator kann eingerichtet sein zum Einkoppeln eines optischen Messsignals in den
Lichtwellenleiter des zu überwachenden Ankerkettensystems, insbesondere der zu überwachenden Ankerkette. Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein zum Empfangen und insbesondere Auswerten des in Reaktion auf das optische Messsignal in dem Lichtwellenleiter generierten Sensorsignals. Die Auswertung kann
insbesondere abhängig von dem generierten und eingekoppelten Messsignal erfolgen.
Wie bereits beschrieben wurde, kann die Überwachungsvorrichtung insbesondere nach dem OTDR Verfahren betrieben werden. Beispielsweise kann der
Messsignalgenerator als Messsignal mindestens einen Lichtpuls, insbesondere Laserpuls, (mit einer Dauer zwischen z.B. 3 ns bis 20 gs) in den Lichtwellenleiter einkoppeln. Als Sensorsignal kann, insbesondere durch die Auswerteeinrichtung, das Rückstreulicht über der Zeit gemessen werden. Die Zeitabhängigkeit des
Sensorsignals kann insbesondere in eine Ortsabhängigkeit umgerechnet werden, so dass eine ortsaufgelöste Bestimmung des mechanischen strukturellen Zustands des Ankerkettensystems (beispielsweise anhand der aus dem Sensorsignal gewonnenen Schalldaten) erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können vorzugsweise bei der Auswertung (augenblickliche) Umgebungsdaten (z.B. Wassertemperatur, Strömungsrichtung, Strömungsstärke, Wellenhöhe etc.) berücksichtigt werden. Die Umgebungsdaten können Einfluss auf das Sensorsignal haben, ohne dass sich der tatsächliche Zustand des Ankerkettensystems, insbesondere der Ankerkette, verändert hat. Indem bei der der Auswertung (augenblickliche) Umgebungsdaten (z.B. Wassertemperatur, Strömungsrichtung, Strömungsstärke, Wellenhöhe etc.) berücksichtigt werden, kann die Zuverlässigkeit der Überwachung verbessert werden.
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Verfahren zum Betreiben eines
Ankerkettenüberwachungssystem, insbesondere eines zuvor beschriebenen
Ankerkettenüberwachungssystems. Das Überwachungsverfahren umfasst:
Bewirken eines Einkoppelns eines optischen Messsignals in mindestens einen Lichtwellenleiter eines zu überwachenden Ankerkettensystems,
Auswerten mindestens eines empfangenen Sensorsignals von dem
Lichtwellenleiter in Reaktion auf das eingekoppelte optische Messsignal, wobei das Auswerten das Bestimmen des Zustands des zu überwachenden Ankerkettensystems umfasst, basierend auf dem empfangenen Sensorsignal und auf mindestens einem Referenzkriterium.
Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Computerprogramm mit
Instruktionen ausführbar auf einem Prozessor derart, dass ein
Ankerkettenüberwachungssystem gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren betrieben wird. Insbesondere können die Instruktionen auf einem Speichermedium gespeichert sein, welches von dem Prozessor auslesbar ist, um das oben beschriebene Verfahren durchzuführen.
Ein noch weiterer Aspekt der Anmeldung ist eine Verwendung eines zuvor beschriebenen Ankerkettensystems zum Befestigen, insbesondere Verankern, einer Offshore-Vorrichtung, insbesondere einer Offshore-Windenergievorrichtung, an einem Unterwasserboden.
Die Merkmale der Ankerkettensysteme, Ankerkettenüberwachungssysteme,
Verfahren, Computerprogramme und Verwendungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das anmeldungsgemäße
Ankerkettensystem, das anmeldungsgemäße Ankerkettenüberwachungssystem, das anmeldungsgemäße Verfahren, das anmeldungsgemäße Computerprogramm und die anmeldungsgemäße Verwendung eines Ankerkettensystems auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die
Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. l eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Ankerkettensystems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht Ausführungsbeispiels eines
Zustandssensors eines Ankerkettensystems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Ankerkettenüberwachungssystems gemäß der vorliegenden
Anmeldung,
Fig.4 eine schematische Ansicht einer Offshore-Vorrichtung mit einem
Ausführungsbeispiels eines Ankerkettenüberwachungssystems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 5 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung, und Fig. 6 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Ankerkettensystems gemäß der vorliegenden Anmeldung. ln den Figuren werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Ankerkettensystems 100 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Das
Ankerkettensystem 100 weist eine Ankerkette 102 und einen kabelförmigen
Zustandssensor 104 in Form eines Lichtwellenleiters 104 auf. Der Lichtwellenleiter 104 weist mindestens eine optische Faser auf, die beispielsweise mit einer äußeren Mantelschicht umgeben sein kann.
Die Ankerkette 102 weist eine Vielzahl von aneinandergereihten Kettengliedern 108 auf, die vorzugsweise aus Metall sind, insbesondere Stahl. Insbesondere ist die
Ankerkette 102 durch eine Vielzahl von beweglichen und ineinandergefügten
Kettengliedern 108 gebildet. Ein Kettenglied kann optional ein die zwei Längsschenkel eines Kettenglieds 108 verbindendes (nicht gezeigtes) Verbindungsstück aufweisen, um die Tragfähigkeit/Festigkeit eines Kettenglieds zu erhöhen.
Wie zu erkennen ist, ist der mindestens eine, zumindest im befestigten Zustand der Ankerkette 102, kabelförmigen Zustandssensor 104 an der Ankerkette 102 entlang geführt. Vorzugsweise kann der Lichtwellenleiter 104 unmittelbar benachbart zu der Ankerkette 102 angeordnet sein, so dass diese besonders zuverlässig überwacht werden kann.
Bevorzugt kann der Zustandssensor 104 eingerichtet sein zum Detektieren von akustischen Signalen bzw. Schallsignalen, die insbesondere durch die Ankerkette 102 verursacht werden.
Ein erstes Ende der Ankerkette 102 kann mit der vorzugsweise schwimmenden (aber im Betrieb im Wesentlichen stationären) Offshore-Vorrichtung und das weitere Ende mit einem am Unterwasserboden befestigten Ankerungsmittel (z.B. ein Fundament) (fest) verbunden sein. Hierdurch kann die schwimmende Offshore-Vorrichtung an dem Unterseeboden fest verankert werden. Der mindestens eine Lichtwellenleiter 104 kann zu der zu überwachenden Ankerkette 102 insbesondere parallel angeordnet und befestigt sein.
Der Lichtwellenleiter 104 kann im Wesentlichen von dem ersten Ende der Ankerkette 102 zu dem weiteren Ende der Ankerkette 102 verlaufen. Der Lichtwellenleiter 104 ist als linienförmiger Zustandssensor eingerichtet. Insbesondere kann durch die Nutzung des Lichtwellenleiters 104 der mechanische bzw. strukturelle Zustand des Ankerkettensystems 100, insbesondere der mindestens einen Ankerkette 102, überwacht werden, wie noch näher ausgeführt werden wird.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines Zustandssensors 204 in Form eines Lichtwellenleiters 204 eines Ankerkettensystems gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur besseren
Übersicht wurde die Ankerkette nicht dargestellt.
Der Lichtwellenleiter 204 ist im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wie folgt gebildet:
Der Lichtwellenleiter 204 weist vorliegend eine Mehrzahl von optischen Fasern 218 auf. Die optischen Fasern 218 sind von einem Rohrelement 212 umgeben. Das
Rohrelement 212 kann aus Metall und/oder mindestens einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Das Rohrelement 212 dient insbesondere dem Schutz der innerhalb des Rohrelements 212 angeordneten optischen Fasern 218.
Um den Schutz noch weiter zu verbessern, ist eine Armierungsschicht 214, vorliegend gebildet aus zwei Sub-Armierungsschichten, jeweils aus einer Mehrzahl von
Armierungsseilen, vorgesehen. Die Armierungsschicht 214 umgibt insbesondere unmittelbar das Rohrelement 212. Vorzugsweise kann eine erste Sub- Armierungsschicht (nur) aus Armierungsseilen gebildet sein, die aus Metall (z.B. Stahl) hergestellt sind, und die weitere Sub-Armierungsschicht (nur) aus
Armierungsseilen gebildet sein, die aus einem Faserverbundwerkstoff (z.B.
Kohlefaser) hergestellt sind. Hierdurch können die positiven Eigenschaften der eingesetzten Materialien (hohe mechanische Festigkeit (Stahl), geringes Gewicht (Kohlefaser) etc.) kombiniert werden.
Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Anmeldung auch nur eine Sub- Schicht, mehr als zwei Sub-Schichten und/oder Armierungsseile aus einem (anderen) Material, beispielsweise sämtliche Armierungsseile aus dem gleichen Material, vorgesehen sein können.
Darüber hinaus ist das Rohrelement 212 mit einem viskoelastischen Fluid 210 gefüllt, beispielsweise einem Silikongel. Ferner weist der Lichtwellenleiter 204 vorliegend als äußere Mantelschicht eine Kunststoffschicht 216 auf, insbesondere aus extrudiertem Kunststoff. Diese hat die Aufgabe, die anderen Komponenten 218 bis 214 des
Lichtwellenleiters 204 zusammen zu halten und zu schützen.
Es versteht sich, dass ein Zustandssensor weitere Komponenten, wie weitere
Schutzschichten, Füllmaterial, Datenleitungen etc. umfassen kann.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Ankerkettenüberwachungssystems 330 gemäß der vorliegenden Anmeldung auf. Das Ankerkettenüberwachungssystem weist eine Überwachungsvorrichtung 332 auf, die bevorzugt an oder auf der schwimmenden Offshore-Vorrichtung installiert sein kann.
Die Überwachungsvorrichtung 332 kann zumindest teilweise durch Hardwaremittel und/oder zumindest teilweise durch Softwaremittel gebildet sein. Insbesondere ist die Überwachungsvorrichtung 332 kommunikativ über einen
Verbindungslichtwellenleiter 334 mit dem Lichtwellenleiter 304 des
Ankerkettensystems verbunden. Bei dem Ankerkettensystem kann es sich vorzugsweise um ein Ankerkettensystem entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 (oder 6) handeln. Der
Verbindungslichtwellenleiter 334 kann zumindest durch eine verlängerte optische Faser des Lichtwellenleiters 304 des Ankerkettensystems gebildet sein.
Die Überwachungsvorrichtung 332 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Auswerteeinrichtung 338, einen Messsignalgenerator 344, einen Datenspeicher 336 und ein Kommunikationsmodul 340 auf. Die Funktionsweise der
Überwachungsvorrichtung 332 wird nachfolgend mit Hilfe der Figur 5 näher beschrieben. ln einem ersten Schritt 501 wird, durch den Messsignalgenerator 344, ein Messsignal, vorzugsweise in Form von mindestens einem Licht-, insbesondere Laserpuls, generiert und in den Lichtwellenleiter, insbesondere die mindestens eine optische Faser des Lichtwellenleiters 304, des Ankerkettensystems eingekoppelt ln Reaktion auf das Messsignal kann von dem Lichtwellenleiter 304 des Ankerkettensystems, insbesondere durch die Auswerteeinrichtung 338 ein Sensorsignal, vorzugsweise in Form von zeitabhängigem Streulicht, empfangen werden.
Das empfangene Sensorsignal (z.B. Amplitude, Frequenz, Phase) kann in Schritt 502 ausgewertet werden, insbesondere basierend auf mindestens einem
Referenzkriterium (und dem mindestens einen Messsignal). Das Referenzkriterium kann in dem Datenspeicher 336 gespeichert sein.
Beispielsweise kann bei der Auswertung das zeitabhängige Sensorsignal zunächst in ein ortsabhängiges Sensorsignal umgewandelt und dann mit einem ortsabhängigen Referenzkriterium verglichen werden, wobei das ortsabhängige Referenzkriterium insbesondere einen zulässigen ortsabhängigen Parameterbereich definieren kann. Wird beispielsweise der durch mindestens einen Grenzwert definierbare zulässige Parameterbereich durch die aus dem Sensorsignal gewonnenen Parameterwerte überschritten, führt die Auswertung insbesondere dazu, dass der strukturelle Zustand der überwachten Ankerkette als beeinträchtigt bewertet wird. Dann kann eine entsprechende Mitteilung/Nachricht durch das Kommunikationsmodul 340 über einen Kommunikationskanal 342 ausgegeben werden. Vorzugsweise kann hierbei die Stärke der Beeinträchtigung, beispielsweise aufgrund der bestimmten Diskrepanz des mindestens einen gemessenen Parameterwerts von einem Grenzwert, bestimmt werden.
Liegt hingegen der mindestens eine aus dem Sensorsignal gewonnene Parameterwert innerhalb des zulässigen Parameterbereichs, wird also beispielsweise der mindestens eine Grenzwert nicht überschritten, führt die Auswertung insbesondere dazu, dass der Zustand der überwachten Ankerkette als nicht beeinträchtigt bewertet wird.
Besonders bevorzugt kann das mindestens eine Referenzkriterium auf mindestens einem, vorzugsweise einer Vielzahl von zuvor aufgezeichneten historischen
Sensorsignalen des zu überwachenden Ankerkettensystems basieren. Optional können bei der Auswertung Umgebungsdaten des überwachten Ankerkettensystems (z.B. Wassertemperatur, Strömungsrichtung, Strömungsstärke, Wellenhöhe etc.) bei der Auswertung in Schritt 502 berücksichtigt werden.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht einer auf dem Wasser 458 angeordneten Offshore-Vorrichtung 450, die durch zwei Ankerkettensysteme 400 (vorzugsweise können vier Systeme 400 vorgesehen sein) an dem Unterseeboden 456 befestigt, insbesondere verankert ist.
Die Offshore-Vorrichtung 450 ist insbesondere eine schwimmende Offshore- Windkraftanlage 450 mit einem Schwimmkörper 452, an dem jeweils ein Ende der Ankerkettensysteme 400 mechanisch befestigt ist. Ein Ankerkettensystem 400 kann insbesondere entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 (oder 6) ausgebildet sein.
Das jeweilige andere Ende der Ankerkettensysteme 400 ist jeweils über einen Anker 454 in Form eines Fundaments 454 an dem Unterseeboden 456 befestigt,
insbesondere verankert. Das Fundament 454 kann insbesondere ein Teil des
Ankersystems 400 sein.
Optional kann in zumindest einem Fundament 454 eine Überwachungseinrichtung 460 angeordnet sein. Vorzugsweise kann jedes Fundament 454 über eine
Überwachungseinrichtung 460 verfügen. Die Überwachungseinrichtung 460 ist insbesondere zum Überwachen des strukturellen und/oder mechanischen Zustands des Fundaments 454 eingerichtet. Insbesondere können in der Praxis an einem Fundament 454 in der Regel mehrere Offshore-Vorrichtungen 450, beispielsweise vier Offshore-Vorrichtungen 450, befestigt sein. Hierdurch können an den
Fundamenten 454 Zug- und Scherkräfte auftreten, so dass sich ein Fundament 454 durch (nahezu) ständige Belastung aus unterschiedlichen Richtungen lockern und im schlimmsten Fall lösen kann. Durch die Überwachung eines Fundaments 454 kann eine Lockerung bereits in einem frühen Stadium festgestellt werden.
Um die Messsignale an eine (nicht gezeigte) Fundamentüberwachungseinrichtung übertragen zu können, kann der Zustandssensor 404 vorzugsweise mit einem
Datenkabel kombiniert sein. Zusätzlich kann das Datenkabel über ein Energiekabel verfügen, um die Überwachungseinrichtung mit Energie zu versorgen.
Darüber hinaus ist ein Ankerkettenüberwachungssystem 430 mit einer
Überwachungsvorrichtung 432 vorgesehen, an dem die jeweiligen Lichtwellenleiter 404 der Ankerkettensysteme 400 über Verbindungslichtwellenleiter 434
angeschlossen sein kann. Die Überwachungsvorrichtung 432 kann ähnlich der Überwachungsvorrichtung nach Figur 3 gebildet sein. Die Funktionsweise des Ankerkettenüberwachungssystems 430 kann in entsprechender Weise ähnlich zu der Funktionsweise des Ankerkettenüberwachungssystems nach Figur 3 sein, so dass auf die vorherigen Ausführungen verwiesen wird.
Darüber hinaus zeigt Figur 6 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines
Ankerkettensystems 600 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zunächst wird zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst auf die Ausführungen zur Figur 1 verwiesen und nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel aufgezeigt.
Wie zu erkennen ist, ist an der Ankerkette 602 Kabelführung 606 befestigt, die in dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel insbesondere durch eine Mehrzahl von ringförmigen Ösen 606 gebildet ist. Eine Öse kann beispielsweise mittels
Schweißen, Löten etc. an einem Kettenglied 608.1, 608.3 befestigt sein. Eine
(mechanische) Kopplung zwischen Ankerkette 602 und Lichtwellenleiter 604 kann dadurch erreicht werden, dass der Lichtwellenleiter 604 durch die jeweilige Öffnung der Mehrzahl von Ösen 606 (im befestigten Zustand) geführt ist. In einfacher und sicherer Weise kann der Lichtwellenleiter 604 unmittelbar benachbart zu der
Ankerkette 602 geführt werden. Insbesondere ist die Kabelführung 606 derart eingerichtet, dass der Lichtwellenleiter 604 mit einem maximalen Abstand 670 (vorzugsweise kleiner 0,1 m) entlang der Ankerkette 602 geführt wird.
Vorzugsweise kann das Verhältnis des (minimalen) Innendurchmessers 672 einer Öse 606 zu dem (minimalen) Außendurchmesser 674 des zu führenden Zustandssensors 604 zumindest größer als 1,1 sein, bevorzugt zumindest größer als 1,5, insbesondere bevorzugt zumindest größer als 2. Ferner kann das Verhältnis des (minimalen) Innendurchmessers 672 einer Öse 606 zu dem (minimalen) Außendurchmesser 674 des zu führenden Zustandssensors 604 zumindest kleiner als 10 sein, bevorzugt zumindest kleiner als 5, insbesondere bevorzugt zumindest kleiner als 4. Hierdurch kann der Lichtwellenleiter 604 mit Spiel an der Ankerkette 602 entlang geführt werden. Das Risiko von Beschädigungen des Lichtwellenleiters 604kann reduziert werden. Insbesondere wird bei einer derartigen Kabelführung 606 erreicht, dass der Lichtwellenleiter 604 entlang der Ankerkette 602 geführt werden kann, ohne dass Spannungszustände, insbesondere in Form von Zug- und/oder Scherkräften, auftreten, die den Lichtwellenleiter 604 beschädigen, insbesondere zerreißen könnten. Anders ausgedrückt ermöglicht insbesondere das Vorsehen von Ösen 606 eine quasi berührungslose Entlangführung des Lichtwellenleiters 604 an der
Ankerkette 602.
Wie ferner zu erkennen ist, ist zwischen zwei benachbart angeordneten Ösen 606 (genau) ein Kettenglied 608.2 ohne eine an diesem mindestens einem Kettenglied 608.2 angeordnete Öse vorgesehen. Anders ausgedrückt kann jedes zweite
Kettenglied 608.1, 608.3 mit einer Öse 606 versehen werden. Hierdurch kann der maximale Abstand zwischen Lichtwellenleiter 604 und Ankerkette 602 besonders klein (keiner als 0,05 m) gehalten werden. Es versteht sich, dass bei anderen
Varianten auch nur jedes dritte Kettenglied, jedes vierte Kettenglied etc. mit einer Öse versehen sein kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Ankerkettensystem (100, 400, 600) zum Befestigen einer Offshore-Vorrichtung (450) an einem Unterwasserboden (456), umfassend:
mindestens eine Ankerkette (102, 402, 602), und
mindestens einen, zumindest im befestigten Zustand der Ankerkette (102, 402, 602), an der Ankerkette (102, 402, 602) entlang geführten kabelförmigen
Zustandssensor (104, 204, 304, 404, 604), wobei der Zustandssensor (104, 204, 304, 404, 604) durch mindestens einen Lichtwellenleiter (104, 204, 304, 404, 604) gebildet ist.
2. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zustandssensor (104, 204, 304, 404, 604) zum Detektieren von akustischen Signalen eingerichtet ist.
3. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Lichtwellenleiter (104, 204, 304, 404, 604) mindestens eine optische Faser (218) umfasst, vorzugsweise mindestens zwei optische Fasern (218),
wobei die mindestens eine optische Faser (218) in einem Rohrelement (212) des Lichtwellenleiters (104, 204, 304, 404, 604) angeordnet ist.
4. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Rohrelement (212) des Lichtwellenleiters (104, 204, 304, 404, 604) ein viskoelastisches Fluid (210) angeordnet ist.
5. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Ankerkettensystem (100, 400, 600) mindestens eine an der Ankerkette (102, 402, 602) befestigte Kabelführung (606) umfasst,
wobei die Kabelführung (606) eingerichtet ist zum Führen des Zustandssensors (104, 204, 304, 404, 604) entlang der Ankerkette (102, 402, 602).
6. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ankerkette (102, 402, 602) eine Vielzahl von Kettengliedern (108, 608.1, 608.2, 608.3) aufweist, und
die Kabelführung (606) durch eine Mehrzahl von Ösen (606) gebildet ist, wobei eine Öse (606) an einem Kettenglied (108, 608.1, 608.2, 608.3) befestigt ist.
7. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis des Innendurchmesser einer Öse (606) zu dem
Außendurchmesser des zu führenden Zustandssensors (104, 204, 304, 404, 604) zumindest größer als 1,1 ist, bevorzugt zumindest größer als 1,5, insbesondere bevorzugt zumindest größer als 2 ist.
8. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, dass
zwischen zwei benachbart angeordneten Ösen (606) zwischen einem und zehn Kettenglieder/n (108, 608.1, 608.2, 608.3) ohne eine Öse vorgesehen ist/sind, bevorzugt zwischen einem und fünf Kettenglieder/n (108, 608.1, 608.2, 608.3), insbesondere bevorzugt zwischen einem und zwei Kettenglieder/n (108, 608.1, 608.2, 608.3).
9. Ankerkettenüberwachungssystem (330, 430) zum Überwachen des Zustands eines Ankerkettensystems (100, 400, 600) nach einem der vorherigen
Ansprüche, umfassend:
mindestens eine mit dem mindestens einen Lichtwellenleiter (104, 204, 304, 404, 604) des zu überwachenden Ankerkettensystems (100, 400, 600) verbindbare Überwachungsvorrichtung (332),
wobei die Überwachungsvorrichtung (332) eine Auswerteeinrichtung (338) umfasst, eingerichtet zum Auswerten mindestens eines von dem
Lichtwellenleiter (104, 204, 304, 404, 604) empfangbaren Sensorsignals.
10. Ankerkettenüberwachungssystem (330, 430) nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (338) eingerichtet ist zum Vergleichen des
empfangbaren Sensorsignals mit mindestens einem Referenzkriterium, wobei das Referenzkriterium auf mindestens einem historischen Sensorsignal des zu überwachenden Ankerkettensystems (100, 400, 600) basiert.
11. Verfahren zum Betreiben eines Ankerkettenüberwachungssystem (330, 430), insbesondere eines Ankerkettenüberwachungssystems (330, 430) nach einem der vorherigen Ansprüche 9 oder 10, umfassend:
Bewirken eines Einkoppelns eines optischen Messsignals in mindestens einen Lichtwellenleiter (104, 204, 304, 404, 604) eines zu überwachenden
Ankerkettensystems (100, 400, 600),
Auswerten mindestens eines empfangenen Sensorsignals von dem
Lichtwellenleiter (104, 204, 304, 404, 604) in Reaktion auf das eingekoppelte optische Messsignal,
wobei das Auswerten das Bestimmen des Zustands des zu überwachenden Ankerkettensystems (100, 400, 600) umfasst, basierend auf dem empfangenen Sensorsignal und auf mindestens einem Referenzkriterium.
12. Computerprogramm mit Instruktionen ausführbar auf einem Prozessor derart, dass ein Ankerkettenüberwachungssystem (330, 430) gemäß dem Verfahren nach Anspruch 11 betrieben wird.
13. Verwendung eines Ankerkettensystems (100, 400, 600) nach einem der
Ansprüche 1 bis 8 zum Befestigen einer Offshore-Vorrichtung (450), insbesondere einer Offshore-Windenergievorrichtung (450), an einem
Unterwasserboden (456).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3132499B1 (fr) * 2022-02-10 2023-12-22 Univ Nantes Dispositif de surveillance d’au moins une ligne d’ancrage pour support flottant
WO2024067991A1 (en) * 2022-09-30 2024-04-04 Rwe Offshore Wind Gmbh Submarine power cable arrangement for an offshore structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3810084A1 (de) * 1988-03-25 1989-10-05 Herbert Walter Einrichtung zur anzeige der gefahr eines vertreibens vor anker liegender wasserfahrzeuge
WO2007079556A1 (en) * 2006-01-09 2007-07-19 Anselmo Carvalho Pontes Method, device and system to monitor underwater lines
KR101321710B1 (ko) * 2012-04-09 2013-10-28 마이클 명섭 리 계류라인의 실시간 모니터링을 이용한 해양 구조물의 정적 및 동적 포지셔닝 시스템 및 방법
US20170052164A1 (en) * 2014-06-17 2017-02-23 Ihi Corporation Ocean data measurement system
US20180163532A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Systems and methods for real-time monitoring of a line

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19716684B4 (de) * 1997-04-21 2009-11-26 Deep Blue Technology Ag Anker-/Ankerketten-Überwachungsvorrichtung
GB0014936D0 (en) * 2000-06-20 2000-08-09 Univ Strathclyde Strain transducer
DE102011109117A1 (de) * 2011-08-02 2013-02-07 Gerold Seyfarth Wasserkraftwerk (ohne Mast)
JP6141406B2 (ja) * 2012-04-09 2017-06-07 サイトロニク リミテッドＣｙｔｒｏｎｉｑ．， Ｌｔｄ． 海洋構造物の静的又は動的ポジショニングまたはモーション制御システム及び方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3810084A1 (de) * 1988-03-25 1989-10-05 Herbert Walter Einrichtung zur anzeige der gefahr eines vertreibens vor anker liegender wasserfahrzeuge
WO2007079556A1 (en) * 2006-01-09 2007-07-19 Anselmo Carvalho Pontes Method, device and system to monitor underwater lines
KR101321710B1 (ko) * 2012-04-09 2013-10-28 마이클 명섭 리 계류라인의 실시간 모니터링을 이용한 해양 구조물의 정적 및 동적 포지셔닝 시스템 및 방법
US20170052164A1 (en) * 2014-06-17 2017-02-23 Ihi Corporation Ocean data measurement system
US20180163532A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Systems and methods for real-time monitoring of a line

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