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.