WO2020164767A1 - Ankerkettensystem - Google Patents

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WO2020164767A1
WO2020164767A1 PCT/EP2019/081505 EP2019081505W WO2020164767A1 WO 2020164767 A1 WO2020164767 A1 WO 2020164767A1 EP 2019081505 W EP2019081505 W EP 2019081505W WO 2020164767 A1 WO2020164767 A1 WO 2020164767A1
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WO
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anchor chain
cable
chain system
optical waveguide
anchor
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Application number
PCT/EP2019/081505
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French (fr)
Inventor
Christian Jahn
Sebastian Obermeyer
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Innogy Se
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    • H02G9/12—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water supported on or from floats, e.g. in water
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16G13/12—Hauling- or hoisting-chains so called ornamental chains
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

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 floating offshore wind energy devices, in order to, especially 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.
  • two or more anchor chains in particular two or more offshore devices, can be attached to a foundation.
  • tensile and shear forces can occur on a foundation, so that a foundation can loosen and, in the worst case, loosen due to (almost) constant loading from different directions.
  • at least one monitoring device with at least one suitable sensor can be integrated in a foundation for monitoring the condition of a foundation.
  • foundation monitoring device which is arranged for example in an offshore device.
  • foundation monitoring device which is arranged for example in an offshore device.
  • the object of the application is to provide a way to securely transfer a cable from an offshore device to one on the
  • 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 cable guide attached to the anchor chain.
  • the cable guide is set up to guide at least one cable along the anchor chain.
  • An anchor chain (already connected to the foundation) is equipped with a cable guide, the cable guide being set up to guide the cable along the anchor chain.
  • the at least one cable can be guided along the anchor chain through the cable guide without
  • 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 a floating offshore wind energy device, in particular an offshore wind power plant or an offshore transformer station.
  • Such an offshore device can be attached, in particular anchored, to an underwater bed (e.g. sea bed) via at least one anchor chain system according to the application, in particular a plurality of anchor chain systems.
  • an underwater bed e.g. sea bed
  • 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.
  • the anchor chain system can comprise at least one foundation (e.g. made of steel, concrete, etc.) that can be installed on the underwater floor.
  • at least one monitoring device with at least one sensor can be integrated in the foundation, which can be set up to monitor the structural and / or mechanical condition of the foundation.
  • Data transmission e.g. sensor data
  • sensor data especially from the
  • Monitoring device for a foundation monitoring device eg on the offshore device
  • the energy supply of the Monitoring device at least one cable must be installed or laid between the offshore device and the foundation.
  • the anchor chain has a cable guide.
  • the cable guide can be formed, for example, from one or more cable holders or holding elements which are set up to hold the cable in such a way that it is guided along adjacent to the anchor chain (for example with a maximum distance of less than 0.5 m).
  • the cable guide can provide a (defined) coupling between the at least one cable and the anchor chain, so that the cable runs essentially parallel to the anchor chain when the anchor chain is fastened.
  • the at least one cable can be in an attached state of the
  • Anchor chain system so if in particular one end of the anchor chain with the offshore device (e.g. floating body of the offshore device) and the other end on the subsea bed (in particular the one described above
  • the cable can preferably run (viewed in the longitudinal direction of the anchor chain) along essentially the entire anchor chain.
  • the at least one cable (in an attached state of the anchor chain) 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, up to the other end of the
  • Extending anchor chain wherein the other end connected to an anchoring element (eg foundation) or may have this.
  • One end of the cable 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 cable (immediately adjacent to the attachment point of the anchor chain on the anchoring element) can be attached to the anchoring element.
  • the cable can have a length which can substantially correspond to the length of the anchor chain.
  • the anchor chain can have a large number of chain links (in particular steel rings).
  • the cable guide can be formed as desired (for example comprise a tubular element in which the cable is guided), as long as the cable guide can provide a (mechanical) coupling between the anchor chain and the cable to be guided.
  • the cable guide can be formed by a plurality of eyelets.
  • An eyelet can be attached to a chain link, for example welded or soldered on.
  • the eyelet can preferably be made of metal, in particular steel.
  • the eyelet can be made of the same material as the
  • Chain link be formed.
  • an eyelet can have an annular or oval shape.
  • a mechanical coupling can be achieved in that the at least one cable to be routed through the respective
  • Anchor chain The cable can be led directly adjacent to the anchor chain in a simple and secure manner.
  • eyelets as a cable guide lies in the fact that a quasi-contactless cable guide can be provided.
  • stress states in particular in the form of tensile and / or shear forces, on the cable can be avoided or at least reduced.
  • Tension conditions can occur in particular through movements of the anchor chain.
  • An anchor chain when fastened is in (almost) constant movement and can either go under when the sea is rough
  • 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 cable 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 cable 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 fiber optic cable can be reduced even further.
  • Anchor chain system can be provided between two adjacently arranged eyes between one and ten chain links without an eye (at least one chain link arranged on this), 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 cable can be guided sufficiently close along the (almost) entire longitudinal extension of the anchor chain in a secure manner.
  • the anchor chain system As already described, the anchor chain system, according to a
  • Embodiment comprising at least one cable, at least in the attached state of the anchor chain.
  • the at least one cable can have at least one data conductor which can be set up to transmit data (for example sensor data from a sensor, control data for a sensor, etc.).
  • the at least one cable can comprise at least one energy conductor, which can be set up to transmit electrical power.
  • at least one electrical consumer e.g. a sensor integrated in a foundation
  • the at least one cable can be at least one
  • condition sensor in the form of at least one optical waveguide.
  • the cable can be formed by an optical waveguide.
  • minor damage e.g. microcracks, corrosion
  • an anchor chain system with a state sensor in the form of an optical waveguide.
  • the optical waveguide is especially designed as a linear (or
  • the optical waveguide can have at least one optical fiber.
  • the 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 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 micro-crack or corrosion, the location of the damage on the anchor chain can also be determined.
  • Anchor chain system the condition sensor (in the form of at least one
  • Optical waveguide for detecting 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 a different acoustic signal or sound signal than a non-corroded (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 HDPE (HDPE).
  • 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 be at least partially made of metal, in particular steel, and at least partially 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.
  • the cladding layer or sheathing improves the protection of the at least one optical fiber even further.
  • the 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.
  • At least one (additional) fiber can preferably be used as a data conductor.
  • the optical waveguide and the at least one data conductor and / or the at least one energy conductor can be integrated together in a cable and, for example, surrounded by a common sheathing.
  • Another aspect of the present application is a
  • Anchor chain monitoring system for monitoring the condition of an anchor chain system described above, comprising at least one cable with at least one optical waveguide.
  • the anchor chain monitoring system has at least one with the at least one optical fiber of the to be monitored
  • Anchor chain system connectable monitoring device.
  • 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.
  • 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 evaluation leads in particular to the evaluation result that the state of the anchor chain system is not impaired. This can be the case, for example, when detected acoustic signals are within the permissible signal range.
  • the detected sound level can be within the permissible level range.
  • 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.
  • the at least one reference criterion can be based on at least one historical sensor signal of the zu
  • the actually permissible (location-dependent) parameter range e.g. permissible strength of the acoustic signal
  • monitoring anchor chain is (immediately) after the installation in a good or proper structural condition, i.e. damage-free condition, preferably 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).
  • 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 (e.g. by averaging, extreme value formation, etc.).
  • the maximum permissible acoustic (location-dependent) signal strength e.g. sound level
  • the anchor chain system can then be monitored in a simple and at the same time reliable manner by means of a comparison operation.
  • 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 optical waveguide of the anchor chain system to be monitored, in particular the anchor chain to be monitored.
  • 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
  • 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 e.g. water temperature, flow direction, flow strength, wave height, etc.
  • the environmental data can influence the sensor signal without the actual state of the anchor chain system, in particular the anchor chain, having changed.
  • 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: Effecting coupling of an optical measurement signal into at least one optical waveguide of an anchor chain system to be monitored,
  • 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 of a cable to be routed in the form of a state sensor of an anchor chain system according to the present application
  • 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 that is routed via a cable guide 106 has.
  • the cable guide 106 serves to guide a cable 104 along the anchor chain 102, in particular in the (shown fastened state of the anchor chain 102).
  • the cable 104 can comprise (or form) at least one data conductor and / or energy conductor and / or optical waveguide.
  • the cable 104 is a
  • cable-shaped condition sensor 104 in the form of an optical waveguide 104. It goes without saying that in other variants of the application only one energy conductor and / or only one data conductor can be integrated in the cable 104, so that the following explanations can be easily transferred to a cable without an optical waveguide.
  • 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 anchor chain 102 is movable and nested by a plurality of
  • Chain links 108 formed.
  • a chain link 108 can optionally be one of the two
  • the at least one cable-shaped condition sensor 104 is guided along the anchor chain 102 through the cable guide 106.
  • the optical waveguide 104 can preferably be arranged directly adjacent to the anchor chain 102, so that it can be monitored particularly reliably.
  • the cable guide 106 can be formed by at least one holding element 106, for example one end of the holding element 106 fixed to the anchor chain 102, in particular at least one chain link 108 (for example by welding, soldering, gluing, etc.), and a Another end of the holding element 106 is firmly connected to the cable 104 (for example by welding, soldering, gluing, etc.).
  • a defined guide, in particular with a defined distance, of the cable 104 along the anchor chain 102 can be provided.
  • 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 (firmly) connected to the preferably floating (but in operation essentially stationary) offshore device and the other end to an anchoring means (e.g. a foundation) attached to the subsea bed. This allows the floating offshore device to be firmly anchored to the subsea floor.
  • 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 in particular as a line-shaped state sensor 104.
  • 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 an exemplary embodiment of a cable 204 to be routed in the form of a condition sensor 204 in the form of an optical waveguide 204 of an anchor chain system according to the present invention
  • the optical waveguide 204 is formed as follows: In the present case, the optical waveguide 204 has a plurality of optical fibers 218. The optical fibers 218 are surrounded by a tubular element 212.
  • the 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 can (only) be formed from reinforcement cables made of metal (e.g.
  • 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
  • a cable 204 can have additional components, such as additional
  • 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 330 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
  • 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 (eg 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.
  • the evaluation leads in particular to the structural state 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 can be used in the evaluation (eg water temperature, flow direction, flow strength, wave height, etc.) can be taken into account in the evaluation in step 502.
  • 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 in particular be designed according to the exemplary embodiment according to FIG. 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 condition of the foundation 454 and can, for example, comprise at least one sensor (e.g. motion sensor, shock sensor, etc.).
  • a plurality of offshore devices 450 for example four offshore devices 450, can generally be attached to a foundation 454.
  • tensile and shear forces can occur on the foundations 454, so that a foundation 454 can loosen and, in the worst case, loosen due to (almost) constant loading from different directions.
  • loosening can be detected at an early stage.
  • the cable 404 can preferably have at least one data cable.
  • the cable 404 can have a power cable in order to supply the monitoring device 460 with power.
  • an anchor chain monitoring system 430 is provided with a
  • Monitoring device 432 is provided, to which an optical waveguide, integrated in the respective cable 404, of the anchor chain systems 400 over
  • Connection optical waveguide 434 can be connected.
  • Monitoring device 432 can be formed similarly to the monitoring device according to FIG.
  • the functioning of the anchor chain monitoring system 430 can be similar to the functioning of the
  • 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 made to the statements relating to FIG. 1 and essentially only the differences to the exemplary embodiment described above are shown below.
  • a cable guide 606 is fastened to the anchor chain 602 and, in the preferred exemplary embodiment shown, is formed in particular by a plurality of annular eyes 606.
  • An eyelet 606 can be attached to a chain link 608.1, 608.3 by means of welding, soldering, etc., for example.
  • a (mechanical) coupling between anchor chain 602 and optical waveguide 604 can be achieved in that a cable to be guided (e.g. an optical waveguide) 604 through the respective opening of the plurality of eyelets 606 (in the attached state) is led.
  • a cable 604 to be routed can be routed directly adjacent to the anchor chain 602 in a simple and secure manner.
  • the cable guide 606 is set up such that the cable 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 cable 604 to be routed can preferably be at least greater than 1.1, preferably at least greater than 1.5, particularly preferably at least greater than 2. Furthermore, can the ratio of the (minimum) inner diameter 672 of an eyelet 606 to the (minimum) outer diameter 674 of the cable 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 cable 604 can be reduced.
  • 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.
  • every second chain link 608.1, 608.3 can be provided with an eyelet 606.
  • the maximum distance between cable 604 and anchor chain 602 can be kept particularly small (none than 0.05 m). It goes without saying that in other variants only every third chain link, every fourth chain link etc. can be provided with an eyelet.

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Ankerkettesystem (100, 400, 600) zum Befestigen einer Offshore-Vorrichtung (450) an einem Unterwasserboden (456), umfassend mindestens eine Ankerkette (102, 402, 602), und mindestens eine an der Ankerkette (102, 402, 602) befestigte Kabelführung (106, 606), eingerichtet zum Führen mindestens eines Kabels (104, 204, 304, 404, 604) entlang der Ankerkette (102, 402, 602).

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.
Um Ressourcen bestmöglich zu nutzen, können an einem Fundament zwei oder mehr Ankerketten insbesondere von zwei oder mehr Offshore-Vorrichtungen befestigt sein. Hierdurch können an einem Fundament Zug- und Scherkräfte auftreten, so dass sich ein Fundament durch (nahezu) ständige Belastung aus unterschiedlichen Richtungen lockern und im schlimmsten Fall lösen kann. Um dies frühzeitig zu detektieren, können in einem Fundament zur Überwachung des Zustands eines Fundaments mindestens eine Überwachungseinrichtung mit mindestens einem geeigneten Sensor integriert sein. Um eine Installierung einer Überwachungseinrichtung in einem
Fundament zu ermöglichen, besteht im Stand der Technik ein Bedarf, diese
Überwachungseinrichtung mit Energie zu versorgen und/oder eine Datenübertragung zumindest von der Überwachungseinrichtung an eine
Fundamentüberwachungseinrichtung (die beispielsweise in einer Offshore- Vorrichtung angeordnet ist) zu ermöglichen. Eine Möglichkeit hierfür ist die
Verlegung eines Kabels von der Offshore-Vorrichtung zu dem Fundament. Problematisch ist jedoch, dass es im Stand der Technik zu Beschädigungen des Kabels kommen kann, insbesondere aufgrund der auf das Kabel wirkenden Kräfte
(beispielsweise aufgrund der Strömung).
Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um ein Kabel in sicherer Weise von einer Offshore-Vorrichtung zu einem an dem
Unterseeboden angeordneten Fundament zu führen und insbesondere das Risiko von Beschädigung des Kabels während des Betriebs des Kabels zu reduzieren.
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 eine an der Ankerkette befestigte Kabelführung. Die Kabelführung ist eingerichtet zum Führen mindestens eines Kabels entlang der Ankerkette.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird anmeldungsgemäß eine Möglichkeit bereitgestellt, um ein Kabel in sicherer Weise von einer Offshore-Vorrichtung zu einem an dem Unterseeboden angeordneten Fundament zu führen und insbesondere das Risiko von Beschädigung des Kabels während des Betriebs des Kabels zu reduzieren, indem die (ohnehin mit dem Fundament verbundene) Ankerkette mit einer Kabelführung ausgestattet wird, wobei die Kabelführung zum Führen des Kabels entlang der Ankerkette eingerichtet ist. Insbesondere kann das mindestens eine Kabel durch die Kabelführung an der Ankerkette entlang geführt werden, ohne dass
Spannungszustände, insbesondere in Form von Zug- und/oder Scherkräften, auftreten, die das Kabel beschädigen, insbesondere zerreißen könnten.
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.
Zur Befestigung an einem Unterwasserboden kann auf dem Unterwasserboden ein Fundament installiert sein, an dem die Ankerkette befestigt sein kann. Anders ausgedrückt kann, gemäß einer Ausführungsform, das Ankerkettensystem mindestens ein auf dem Unterwasserboden installierbares Fundament (z.B. aus Stahl, Beton etc.) umfassen. ln dem Fundament kann beispielsweise mindestens eine Überwachungseinrichtung mit mindestens einem Sensor (Bewegungssensor, Erschütterungssensor etc.) integriert sein, der eingerichtet sein kann zum Überwachen des strukturellen und/oder mechanischen Zustands des Fundaments. Im Betrieb kann zur
Datenübertragung (z.B. Sensordaten), insbesondere von der
Überwachungseinrichtung zu einer Fundamentüberwachungseinrichtung (z.B. auf der Offshore-Vorrichtung), und/oder zur Energieversorgung der Überwachungseinrichtung mindestens ein Kabel zwischen der Offshore-Vorrichtung und dem Fundament installiert bzw. verlegt sein.
Wie bereits beschrieben wurde, weist die anmeldungsgemäße Ankerkette eine Kabelführung auf. Die Kabelführung kann beispielsweise aus einem oder mehreren Kabelhaltern bzw. Halteelementen gebildet sein, die eingerichtet sind, dass Kabel derart zu halten, dass es benachbart zu der Ankerkette (beispielsweise mit einem maximalen Abstand kleiner 0,5 m) entlang geführt wird. Anders ausgedrückt kann durch die Kabelführung eine (definierte) Kopplung zwischen dem mindestens einen Kabel und der Ankerkette bereitgestellt werden, so dass das Kabel im Wesentlichen parallel zur Ankerkette in einem befestigten Zustand der Ankerkette verläuft.
Das mindestens eine Kabel kann in einem befestigten Zustand des
Ankerkettensystems, also wenn insbesondere ein Ende der Ankerkette mit der Offshore-Vorrichtung (z.B. Schwimmkörper der Offshore-Vorrichtung) und das andere Ende an dem Unterseeboden (insbesondere dem zuvor beschriebenen
Fundament) befestigt sind, entlang dieser Ankerkette, insbesondere benachbart zu der Ankerkette, verlaufen. Vorzugsweise kann das Kabel (in Längsrichtung der Ankerkette gesehen) entlang der im Wesentlichen gesamten Ankerkette verlaufen. Anders ausgedrückt kann, gemäß einer Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Ankerkettensystems, sich das mindestens eine Kabel (in einem befestigten Zustand der Ankerkette) 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 oder dieses aufweisen kann. Ein Ende des Kabels kann vorzugsweise (unmittelbar benachbart zu dem Befestigungspunkt der Ankerkette an der Offshore-Vorrichtung) an der Offshore-Vorrichtung und das andere Ende des Kabels (unmittelbar benachbart zu dem Befestigungspunkt der Ankerkette an dem Verankerungselement) an dem Verankerungselement befestigt sein. Das Kabel kann eine Länge aufweisen, die im Wesentlichen der Länge der Ankerkette entsprechen kann.
Wie bereits beschrieben wurde, kann die Ankerkette eine Vielzahl von Kettengliedern (insbesondere Stahlringe) aufweisen. Die Kabelführung kann grundsätzlich beliebig gebildet sein (beispielsweise ein rohrförmiges Element umfassen, in dem das Kabel geführt ist), so lange durch die Kabelführung eine (mechanische) Kopplung zwischen Ankerkette und zu führendes Kabel bereitgestellt werden kann.
Die Kabelführung kann, gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Ankerkettensystems, durch eine Mehrzahl von Ösen gebildet sein. Eine Öse kann an einem Kettenglied befestigt sein, beispielsweise angeschweißt oder angelötet sein. Die Öse kann vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, gebildet sein. Insbesondere kann die Öse aus dem gleichen Material wie das
Kettenglied gebildet sein. Beispielsweise kann eine Öse eine ringförmige oder ovalförmige Form aufweisen. Eine mechanische Kopplung kann dadurch erreicht werden, dass das mindestens eine zu führende Kabel durch die jeweilige
Öffnung/Ausnehmung der Mehrzahl von Ösen (im befestigten Zustand der
Ankerkette) geführt werden kann ln einfacher und sicherer Weise kann das Kabel unmittelbar benachbart zu der Ankerkette geführt werden.
Der Vorteil von Ösen als Kabelführung hegt insbesondere darin, dass eine quasi berührungslose Kabelführung bereitgestellt werden kann. Insbesondere können durch das Vorsehen von Ösen an der Ankerkette, in denen das zu führende Kabel beweglich lagerbar ist, Spannungszustände, insbesondere in Form von Zug- und/oder Scherkräften, an dem Kabel 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. Das Kabel 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 Kabels zumindest kleiner als 10 sein, bevorzugt zumindest kleiner als 5, insbesondere bevorzugt zumindest kleiner als 4. Hierdurch kann das Kabel 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) Öse 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 das Kabel ausreichend nah entlang der (nahezu) gesamten Längserstreckung der Ankerkette in sicherer Weise geführt werden kann.
Wie bereits beschrieben wurde, kann das Ankerkettensystem, gemäß einer
Ausführungsform, das mindestens eine Kabel, zumindest im befestigten Zustand der Ankerkette, umfassen. Das mindestens eine Kabel kann mindestens einen Datenleiter umfassen, der eingerichtet sein kann zum Übertragen von Daten (z.B. Sensordaten von einem Sensor, Steuerdaten für einen Sensor etc.).
Alternativ oder bevorzugt zusätzlich kann das mindestens eine Kabel mindestens einen Energieleiter umfassen, der eingerichtet sein kann zum Übertragen von elektrischer Leistung. Hierdurch kann insbesondere mindestens ein elektrischer Verbraucher (z.B. ein Sensor einer in einem Fundament integrierten
Überwachungseinrichtung) mit elektrischer Energie versorgt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Kabel mindestens einen
Zustandssensor in Form von mindestens einem Lichtwellenleiter umfassen. Dies umfasst, dass das Kabel durch einen Lichtwellenleiter gebildet sein kann. Um frühzeitig auch geringe Beschädigungen (z.B. Mikrorisse, Korrosion) an einer
Ankerkette zu detektieren und somit dem Risiko eines Ankerkettenbruchs
vorzubeugen, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform 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 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.
Bevorzugt kann mindestens eine (zusätzliche) Faser als Datenleiter genutzt werden. Alternativ können in einem Kabel der Lichtwellenleiter und der mindestens eine Datenleiter und/oder der mindestens eine Energieleiter gemeinsam integriert und beispielsweise von einer gemeinsamen Ummantelung umgeben sein.
Ferner kann das andere Ende des Lichtwellenleiters (welches nicht mit einer
Überwachungsvorrichtung verbunden ist) mit einem optischen Abschluss,
beispielsweise in Form eines Steckers oder dergleichen, abgeschlossen sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist ein
Ankerkettenüberwachungssystem zum Überwachen des Zustands eines zuvor beschriebenen Ankerkettensystems, umfassend mindestens ein Kabel mit mindestens einem Lichtwellenleiter. 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 ln der
Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Ankerkettensystems gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht Ausführungsbeispiels eines zu führenden Kabels in Form 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 auf, die über eine Kabelführung 106 verfügt. Die Kabelführung 106 dient dazu, insbesondere in dem (dargestellten befestigten Zustand der Ankerkette 102) ein Kabel 104 entlang der Ankerkette 102 zu führen. Das Kabel 104 kann mindestens einen Datenleiter und/oder Energieleiter und/oder Lichtwellenleiter umfassen (bzw. bilden).
Beispielhaft wird nachfolgend davon ausgegangen, dass das Kabel 104 ein
kabelförmiger Zustandssensor 104 in Form eines Lichtwellenleiters 104 ist. Es versteht sich, dass bei anderen Varianten der Anmeldung auch nur ein Energieleiter und/oder nur ein Datenleiter in dem Kabel 104 integriert sein können, so dass die nachfolgenden Ausführungen in einfacher Weise auf ein Kabel ohne Lichtwellenleiter übertragbar sind.
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 108 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, kabelförmige Zustandssensor 104 an der Ankerkette 102 durch die Kabelführung 106 entlang geführt. Vorzugsweise kann der Lichtwellenleiter 104 unmittelbar benachbart zu der Ankerkette 102 angeordnet sein, so dass diese besonders zuverlässig überwacht werden kann. Die Kabelführung 106 kann durch mindestens ein Halteelement 106 gebildet sein, wobei beispielsweise ein Ende des Halteelements 106 fest an der Ankerkette 102, insbesondere mindestens einem Kettenglied 108 (beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben etc.), und ein weiteres Ende des Halteelements 106 fest mit dem Kabel 104 (beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben etc.) verbunden ist. Eine definierte Führung, insbesondere mit einem definierten Abstand, des Kabels 104 entlang der Ankerkette 102 kann bereitgestellt werden.
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 insbesondere als linienförmiger Zustandssensor 104 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 Ausführungsbeispiels eines zu führenden Kabels 204 in Form 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 Kabel 204 weitere Komponenten, wie weitere
Schutzschichten, Füllmaterial, Datenleitungen, Energieleitungen etc. umfassen kann. Die Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Ankerkettenüberwachungssystems 330 gemäß der vorliegenden Anmeldung auf. Das Ankerkettenüberwachungssystem 330 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 einem 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 und kann beispielsweise mindestens einen Sensor (z.B. Bewegungssensor, Erschütterungssensor etc.) umfassen.
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 das Kabel 404 vorzugsweise über mindestens ein Datenkabel verfügen. Zusätzlich kann das Kabel 404 über ein Energiekabel verfügen, um die Überwachungseinrichtung 460 mit Energie zu versorgen.
Darüber hinaus ist ein Ankerkettenüberwachungssystem 430 mit einer
Überwachungsvorrichtung 432 vorgesehen, an dem ein in dem jeweiligen Kabel 404 integrierter Lichtwellenleiter 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 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 eine Kabelführung 606 befestigt, die in dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel insbesondere durch eine Mehrzahl von ringförmigen Ösen 606 gebildet ist. Eine Öse 606 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 ein zu führendes Kabel (z.B. ein Lichtwellenleiter) 604 durch die jeweilige Öffnung der Mehrzahl von Ösen 606 (im befestigten Zustand) geführt ist. In einfacher und sicherer Weise kann ein zu führendes Kabel 604 unmittelbar benachbart zu der Ankerkette 602 geführt werden. Insbesondere ist die Kabelführung 606 derart eingerichtet, dass das Kabel 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 Kabels 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 Kabels 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 Kabels 604 kann reduziert werden. Insbesondere wird bei einer derartigen Kabelführung 606 erreicht, dass das Kabel 604 entlang der Ankerkette 602 geführt werden kann, ohne dass Spannungszustände auftreten, die das Kabel 604 beschädigen, insbesondere zerreißen könnten, da das Kabel 604 innerhalb einer Öse 606 beweglich gelagert ist. Anders ausgedrückt ermöglicht insbesondere das Vorsehen von Ösen 606 eine quasi berührungslose Entlangführung des Kabels 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 im vorliegenden bevorzugten Beispiel jedes zweite Kettenglied 608.1, 608.3 mit einer Öse 606 versehen sein. Hierdurch kann der maximale Abstand zwischen Kabel 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. Ankerkettesystem (100, 400, 600) zum Befestigen einer Offshore-Vorrichtung (450) an einem Unterwasserboden (456), umfassend:
mindestens eine Ankerkette (102, 402, 602), und
mindestens eine an der Ankerkette (102, 402, 602) befestigte Kabelführung (106, 606), eingerichtet zum Führen mindestens eines Kabels (104, 204, 304, 404, 604) entlang der Ankerkette (102, 402, 602).
2. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 1, 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.
3. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis des Innendurchmesser einer Öse (606) zu dem
Außendurchmesser des zu führenden Kabels (104, 204, 304, 404, 604) zumindest größer als 1,1 ist, bevorzugt zumindest größer als 1,5, insbesondere bevorzugt zumindest größer als 2 ist.
4. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 2 oder 3, 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).
5. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ankerkettensystem (100, 400, 600) mindestens ein Kabel (104, 204, 304, 404, 604) umfasst, und
das Kabel (104, 204, 304, 404, 604) mindestens einen Datenleiter umfasst und/oder mindestens einen Energieleiter umfasst und/oder mindestens einen Zustandssensor (104, 204, 304, 404, 604) in Form von mindestens einem
Lichtwellenleiter (104, 204, 304, 404, 604) umfasst.
6. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zustandssensor (104, 204, 304, 404, 604) zum Detektieren von akustischen Signalen eingerichtet ist.
7. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 5 oder 6, 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.
8. Ankerkettensystem (100, 400, 600) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Rohrelement (212) des Lichtwellenleiters (104, 204, 304, 404, 604) ein viskoelastisches Fluid (210) angeordnet ist.
9. Ankerkettenüberwachungssystem (330, 430) zum Überwachen des Zustands eines Ankerkettensystems (100, 400, 600) nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 8, 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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