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semester - Ausgabe Sommer 2017 (2017)

Schwerpunktthema: Wandel

Nachhaltigkeit im industriellen Umfeld (2017)

Patrick Christ Johanna Bogner Christoph Petry Meike Ruehle Xenia Engelhardt Benjamin Hagel Felix Hermann Tom Kernatsch Julian Indlekofer Yvonne Brunner

Im Rahmen der Lehrveranstaltung "Nachhaltigkeit im industriellen Umfeld" im Masterstudiengang Umwelt- und Verfahrenstechnik der Hochschulen Konstanz und Ravensburg-Weingarten fand im Dezember 2016 eine studentische Fachkonferenz statt. Die Studierenden entwickelten in Einzelarbeit oder als Zweierteam Konferenzbeiträge zu folgenden Themen: - Spannendes aus dem Bereich der Energieerzeugung und der Grauen Energie - Aspekte der Kreislaufwirtschaft - Ökosysteme - ihre Belastung und Erhalt - Spezifische Wirtschaftszweige und Nachhaltigkeit Die Ergebnisse der studentischen Fachkonferenz zur „Nachhaltigkeit im industriellen Umfeld“ werden in der vorliegenden Publikation präsentiert.

STE-QUEST - Test of the Universality of Free Fall Using Cold Atom Interferometry (2014)

D. Aguilera H. Ahlers B. Battelier A. Bawamia A. Bertoldi R. Bondarescu K. Bongs P. Bouyer C. Braxmaier L. Cacciapuoti C. Chaloner M. Chwalla W. Ertmer Matthias O. Franz N. Gaaloul M. Gehler D. Gerardi L. Gesa N. Gürlebeck J. Hartwig M. Hauth O. Hellmig W. Herr S. Herrmann A. Heske A. Hinton P. Ireland P. Jetzer U. Johann M. Krutzig A. Kubelka C. Lämmerzahl A. Landragin I. Lloro D. Massonnet I. Mateos A. Milke M. Nofrarias M. Oswald A. Peters K. Posso-Trujillo E. Rasel E. Rocco A. Roura J. Rudolph W. Schleich C. Schubert T. Schuldt S. Seidel K. Sengstock C. F. Sopuerta F. Sorrentino D. Summers G. M. Tino C. Trenkel N. Uzunoglu W. von Klitzing R. Walser T. Wendrich A. Wenzlawski P. Weßels A. Wicht E. Wille M. Williams P. Windpassinger N. Zahzam

In this paper, we report about the results of the phase A mission study of the atom interferometer instrument covering the description of the main payload elements, the atomic source concept, and the systematic error sources.

Integrative Sustainability-Strategien : ein systemischer Blick auf Effizienz, Konsistenz und Suffizienz im Lichte der Biokratie (2015)

Thomas Göllinger Gabriele Harrer

Beigefügtes Werk: Biokybernetik und Sustainability : Dialog über die "Biokybernetischen Grundregeln" und ihre Bedeutung für die ökologische Nachhaltigkeit und die "Rechte der Natur" : eine Würdigung zum 90. Geburtstag von Frederic Vester

Verfahren zum Erdbebennachweis von durch Stahlbetonwände ausgesteiften Gebäuden mit explizitem Nachweis der Verformungen - Überprüfung durch Push-Over-Berechnungen (2015)

Franz A. Zahn Dietlinde Köber

In [Zahn, F., Köber, D., Verfahren zum Erdbebennachweis von durch Stahlbetonwände ausgesteiften Gebäuden mit explizitem Nachweis der Verformungen. Beton- und Stahlbetonbau 110 (2015) Heft 4, S. 293–302] wird ein Bemessungsverfahren für durch Erdbeben beanspruchte Tragwerke vorgestellt, mit dem die explizite Berücksichtigung von torsionsbedingten Verschiebungen möglich ist und bei dem realistische Biegesteifigkeiten für die Wände verwendet werden. Da mit diesem vereinfachten Verfahren mit vertretbarem Aufwand nur der getrennte Tragsicherheitsnachweis für Erdbebenbeanspruchungen in den Gebäudehauptrichtungen möglich ist, wird in diesem Aufsatz der Frage nachgegangen, ob ein Gebäude, für welches der Nachweis in beiden Hauptrichtungen erbracht wird, auch für Erdbebenbeanspruchung unter 45° zu den Hauptrichtungen ausreichende Standsicherheit besitzt. Zu diesem Zwecke werden zwei Beispielgebäude zunächst mit dem in [1] beschriebenen Verfahren auf ihre Standsicherheit in den Hauptrichtungen untersucht und anschließend mit dem Programm ETABS nachgerechnet, und zwar zunächst jeweils in einer Gebäudehauptrichtung und danach für eine Beanspruchung unter 45° zu dieser.

Verfahren zum Erdbebennachweis von durch Stahlbetonwände ausgesteiften Gebäuden mit explizitem Nachweis der Verformungen (2015)

Franz A. Zahn Dietlinde Köber

Üblicherweise wird bei der Erdbebenbemessung von durch Stahlbetonwände ausgesteiften Gebäuden entweder die ungerissene Biegesteifigkeit oder ein von dieser durch einen Abminderungsfaktor abgeleiteter Wert zur Berücksichtigung des Zustands II verwendet. Tatsächlich ist die Biegesteifigkeit von Stahlbetonquerschnitten jedoch vom Bewehrungsgrad und von der Normalkraft abhängig. Die Fließverschiebung, bei der sich am Fuß einer Stahlbetonwand ein plastisches Gelenk bildet, ist hingegen fast ausschließlich von ihrer Länge im Grundriss abhängig. Torsionswirkungen infolge Exzentrizität zwischen Massen- und Steifigkeitsmittelpunkt werden üblicherweise durch Vergrößerung der Bemessungskräfte der einzelnen Wände berücksichtigt. Den durch die Torsionswirkung vergrößerten Verschiebungen einzelner Wände wird dabei keine Beachtung geschenkt. Da die durch die Verhaltensbeiwerte der Normen implizit vorausgesetzte ertragbare Verformung des Tragsystems zusätzliche Verschiebungen infolge Torsion nicht explizit berücksichtigt, kann es so unter Umständen wegen Überschreitung der maximal möglichen Verformung einzelner Wände zu einem vorzeitigen Versagen kommen. Im vorliegenden Aufsatz wird ein quasi-händisches Nachweisverfahren vorgestellt, mit dem die explizite Berücksichtigung von torsionsbedingten Verschiebungen möglich ist und bei dem realistische Biegesteifigkeiten für die Wände verwendet werden.

Decoder architecture for generalised concatenated codes (2015)

Jens Spinner Jürgen Freudenberger

This paper proposes a pipelined decoder architecture for generalised concatenated (GC) codes. These codes are constructed from inner binary Bose-Chaudhuri-Hocquenghem (BCH) and outer Reed-Solomon codes. The decoding of the component codes is based on hard decision syndrome decoding algorithms. The concatenated code consists of several small BCH codes. This enables a hardware architecture where the decoding of the component codes is pipelined. A hardware implementation of a GC decoder is presented and the cell area, cycle counts as well as the timing constraints are investigated. The results are compared to a decoder for long BCH codes with similar error correction performance. In comparison, the pipelined GC decoder achieves a higher throughput and has lower area consumption.

Design of a dual species atom interferometer for space (2015)

Thilo Schuldt Christian Schubert Markus Krutzik Lluis Gesa Bote Naceur Gaaloul Jonas Hartwig Holger Ahlers Waldemar Herr Katerine Posso-Trujillo Jan Rudolph Stephan Seidel Thijs Wendrich Wolfgang Ertmer Sven Herrmann André Kubelka-Lange Alexander Milke Benny Rievers Emanuele Rocco Andrew Hinton Kai Bongs Markus Oswald Matthias O. Franz Matthias Hauth Achim Peters Ahmad Bawamia Andreas Wicht Baptiste Battelier Andrea Bertoldi Philippe Bouyer Arnaud Landragin Didier Massonnet Thomas Léveque Andre Wenzlawski Ortwin Hellmig Patrick Windpassinger Klaus Sengstock Wolf von Klitzing Chris Chaloner David Summers Philip Ireland Ignacio Mateos Carlos F. Sopuerta Fiodor Sorrentino Guglielmo M. Tino Michael Williams Christian Trenkel Domenico Gerardi Michael Chwalla Johannes Burkhardt Ulrich Johann Astrid Heske Eric Wille Martin Gehler Luigi Cacciapuoti Norman Gürlebeck Claus Braxmaier Ernst Rasel

Atom interferometers have a multitude of proposed applications in space including precise measurements of the Earth's gravitational field, in navigation & ranging, and in fundamental physics such as tests of the weak equivalence principle (WEP) and gravitational wave detection. While atom interferometers are realized routinely in ground-based laboratories, current efforts aim at the development of a space compatible design optimized with respect to dimensions, weight, power consumption, mechanical robustness and radiation hardness. In this paper, we present a design of a high-sensitivity differential dual species 85Rb/87Rb atom interferometer for space, including physics package, laser system, electronics and software. The physics package comprises the atom source consisting of dispensers and a 2D magneto-optical trap (MOT), the science chamber with a 3D-MOT, a magnetic trap based on an atom chip and an optical dipole trap (ODT) used for Bose-Einstein condensate (BEC) creation and interferometry, the detection unit, the vacuum system for 10-11 mbar ultra-high vacuum generation, and the high-suppression factor magnetic shielding as well as the thermal control system. The laser system is based on a hybrid approach using fiber-based telecom components and high-power laser diode technology and includes all laser sources for 2D-MOT, 3D-MOT, ODT, interferometry and detection. Manipulation and switching of the laser beams is carried out on an optical bench using Zerodur bonding technology. The instrument consists of 9 units with an overall mass of 221 kg, an average power consumption of 608 W (819 W peak), and a volume of 470 liters which would well fit on a satellite to be launched with a Soyuz rocket, as system studies have shown.

Heart Rate Variability Indicating Stress Visualized by Correlations Plots (2015)

Wilhelm Daniel Scherz Juan Antonio Ortega Natividad Martínez Madrid Ralf Seepold

Stress is recognized as a factor of predominant disease and in the future the costs for treatment will increase. The presented approach tries to detect stress in a very basic and easy to implement way, so that the cost for the device and effort to wear it remain low. The user should benefit from the fact that the system offers an easy interface reporting the status of his body in real time. In parallel, the system provides interfaces to pass the obtained data forward for further processing and (professional) analyses, in case the user agrees. The system is designed to be used in every day’s activities and it is not restricted to laboratory use or environments. The implementation of the enhanced prototype shows that the detection of stress and the reporting can be managed using correlation plots and automatic pattern recognition even on a very light-weighted microcontroller platform.

New Four-Dimensional Signal Constellations From Lipschitz Integers for Transmission Over the Gaussian Channel (2015)

Jürgen Freudenberger Sergo Shavgulidze

Codes over quotient rings of Lipschitz integers have recently attracted some attention. This work investigates the performance of Lipschitz integer constellations for transmission over the AWGN channel by means of the constellation figure of merit. A construction of sets of Lipschitz integers that leads to a better constellation figure of merit compared to ordinary Lipschitz integer constellations is presented. In particular, it is demonstrated that the concept of set partitioning can be applied to quotient rings of Lipschitz integers where the number of elements is not a prime number. It is shown that it is always possible to partition such quotient rings into additive subgroups in a manner that the minimum Euclidean distance of each subgroup is strictly larger than in the original set. The resulting signal constellations have a better performance for transmission over an additive white Gaussian noise channel compared to Gaussian integer constellations and to ordinary Lipschitz integer constellations. In addition, we present multilevel code constructions for the new signal constellations.

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