620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
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Statische Berechnungen werden heute vorwiegend unter Verwendung von Standardsoftware erstellt. Im wesentlichen kommen dabei Programmsysteme zum Einsatz, die für spezielle Aufgaben konzipiert sind. Beispielweise gibt es zur Berechnung von Decken, Stützen und Dachkonstruktionen im Hochbau entsprechende Stabwerks- und Finite-Element-Programme. Bei der Tragwerksplanung sind jedoch auch Berechnungen durchzuführen, für die fertige Programme nicht zur Verfügung stehen. Diese werden meistens“ von Hand“ , d.h. mit Papier, Bleistift und Taschenrechner durchgeführt. Hierbei kann es sich um spezielle statische Nachweise, z. B. für besondere Bauteile wie Dübelverankerungen, Fundamentanschlüsse für Stützen, ausgeklinkte Träger u.ä. handeln. Aber auch einfache Kontrollen von Computerberechnungen und Vordimensionierungen komplizierter Systeme erfolgen heute noch in der Regel „von Hand“. Zur Durchführung solcher Berechnungen auf dem Computer fehlen heute zwar nicht mehr die allgemeinen Werkzeuge, wohl aber geeignete Software-Hilfsmittel, wie sie bei der Handrechnung etwa die einschlägigen Tabellenbücher darstellen. Diese sind aber wesentlich für eine Engineering-Desktop Anwendung auf dem Computer. Diese zeichnet sich durch eine durchgängige Verwendung des Rechners auch bei nicht standardisierten Berechnungsaufgaben im Bauingenieurwesen aus. Ziel des Projekts war die Entwicklung von Softwarebausteinen für integrierte Engineering-Desktop-Anwendungen für die Tragwerksplanung. Die Funktionalität des Softwarebaukastens lässt sich aus dem statischen ”Wissen” eines Handbuchs wie z.B. [1] ableiten. Die Softwarebausteine sind so aufgebaut, dass sie von verschiedenster Officesoftware, wie MS-Excel und Mathcad genutzt werden können. Mit diesen Bausteinen soll eine deutlich höhere Flexibilität bei der Führung statischer Nachweise erreicht werden als dies bei der derzeitigen Standardsoftware für vorgegebene Nachweisabläufe der Fall ist. Mit Hilfe der entwickelten Softwarebausteine wurde eine Implementierung in Mathcad und Excel vorgenommen.
Im März 2008 führte die Fakultät Bauingenieurwesen der HTWG Konstanz eine studentische Exkursion nach China durch. Auf dem Programm standen interessante Baustellen Shanghai, Nanjing, Zhenjiang und Beijing sowie der Besuch von Hochschulen. Der Exkursionsbericht beschreibt die besuchten Bauvorhaben und gibt persönliche Eindrücke der Exkursionsteilnehmer wieder.
Hongkong steht als Welthandelsmetropole auch für Superlative des Bauens. Dies gilt für die in britischer Zeit errichteten Bauten, aber auch für die nach der Übergabe an China entstandenen Hochhäuser und Brückenbauwerke. Der Exkursionsbericht der Fakultät Bauingenieurwesen der HTWG Konstanz gibt einen Eindruck von diesen Aktivitäten. Er schildert Brücken- und Hochhausbauten, Tunnelbaustellen und die Baustelle eines Klärschlammverbrennungswerks, die während einer Exkursionswoche im September 2012 besichtigt wurden. Darüber hinaus gibt er einen Einblick in die wirtschaftliche Dynamik der Stadt.
Die große Exkursion 2010 der Fakultät Bauingenieurwesen führte in das Emirat Qatar am persischen Golf. Qatar verfügt über 15% der weltweiten Reserven anErdgas und investiert u.a. in Infrastruktur- und Bau¬maßnahmen. Deutsche Firmen sind an diesem Aufbau beteiligt. Bei der Exkursion wurden verschiedene Hoch- und Tiefbaustellen, „Mega-Projekte“ deutscher Unternehmen, aber auch eines arabischen Baukonzerns besucht. Auch das Ausstellungszentrum der Deutschen Bahn stand auf dem Programm. Der Bericht gibt die Eindrücke beim Besuch der Projekte wie auch die Reiseerlebnisse wieder.
Der Bericht bezieht sich auf das gleichnamige Projekt im BMBF-Programm zu anwendungsorientierter Forschung und Entwicklung an Fachhochschulen an der HTWG Konstanz: Das Monitoring und die Diagnose von Kabel- und Versorgungssystemen beruht zum größten Teil auf der Statistik. Es werden Daten aufgezeichnet und mit bereits ausgewerteten oder älteren Daten aus demselben System verglichen. Der Unterschied zwischen Monitoring und Diagnose ist, dass die Diagnose bei abgeschalteter Spannung erfolgt und das Monitoring ein ständiges Überwachen ist. Ziel der Teilentladungsmessungen an betriebsgealterten Mittelspannungskabel war es einen Vergleich von Teilentladungsmessungen mit 50Hz und 0,1Hz zu erstellen. Dabei wurden Teilentladungsmessungen bei stark voneinander abweichenden Prüfbedingungen untersucht. Des weiteren wurden Verlustleistungsmessungen (tan ð) bei verschiedenen Prüfobjekten mit 50Hz und 0,1Hz durchgeführt.
Public-key cryptographic algorithms are an essential part of todays cyber security, since those are required for key exchange protocols, digital signatures, and authentication. But large scale quantum computers threaten the security of the most widely used public-key cryptosystems. Hence, the National Institute of Standards and Technology ( NIST ) is currently in a standardization process for post-quantum secure public-key cryptography. One type of such systems is based on the NP-complete problem of decoding random linear codes and therefore called code-based cryptography. The best-known code-based cryptographic system is the McEliece system proposed in 1978 by Robert McEliece. It uses a scrambled generator matrix as a public key and the original generator matrix as well as the scrambling as private key. When encrypting a message it is encoded in the public code and a random but correctable error vector is added. Only the legitimate receiver can correct the errors and decrypt the message using the knowledge of the private key generator matrix. The original proposal of the McEliece system was based on binary Goppa codes, which are also considered for standardization. While those codes seem to be a secure choice, the public keys are extremely large, limiting the practicality of those systems. Many different code families were proposed for the McEliece system, but many of them are considered insecure since attacks exist, which use the known code structure to recover the private key. The security of code-based cryptosystems mainly depends on the number of errors added by the sender, which is limited by the error correction capability of the code. Hence, in order to obtain a high security for relatively short codes one needs a high error correction capability. Therefore maximum distance separable ( MDS ) codes were proposed for those systems, since those are optimal for the Hamming distance. In order to increase the error correction capability we propose q -ary codes over different metrics. There are many code families that have a higher minimum distance in some other metric than in the Hamming metric, leading to increased error correction capability over this metric. To make use of this one needs to restrict not only the number of errors but also their value. In this work, we propose the weight-one error channel, which restricts the error values to weight one and can be applied for different metrics. In addition we propose some concatenated code constructions, which make use of this restriction of error values. For each of these constructions we discuss the usability in code-based cryptography and compare them to other state-of-the-art code-based cryptosystems. The proposed code constructions show that restricting the error values allows for significantly lower public key sizes for code-based cryptographic systems. Furthermore, the use of concatenated code constructions allows for low complexity decoding and therefore an efficient cryptosystem.
Das Software-System MODES ist ein Programmwerkzeug zur Planung und Optimierung von Energieversorgungsanlagen bezüglich Auslegung und Energiemanagement. Es ermöglicht die integrierte Betrachtung von Wärme- und Elektroenergie unter Einschluss von erneuerbaren Energieträgern. Da für die Eingabeparameter nicht nur feste Werte, sondern auch Unschärfebereiche eingegeben werden können, ist ein stochastische Behandlung der Ergebnisse möglich. Neben der technischen erfolgt ebenfalls die in der Praxis unumgängliche wirtschaftliche Simulation. Damit ist mit Hilfe von MODES eine numerische, mehrkriterielle technische und energiewirtschaftliche Bewertung von Energieversorgungssystemen möglich. Es handelt sich um den Abschlußbericht des entsprechenden Projektes für das Bundesministerium für Bildung und Forschung, Förderkennzeichen 1707499. Vertrauliche Stellen wurden aus dem vorliegenden Text herausgenommen.
If the process contains a delay (dead time), the Nyquist criterion is well suited to derive a PI or PID tuning rule because the delay is taken into account without approximation. The tuning of the speed of the closed loop enters naturally by the crossover frequency. The goal of robustness and performance is translated into the phase margin.
BMBF-Programm "Anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung an Fachhochschulen Schlussbericht FKZ 17086 00 Ausgangssituation Bei der Entwässerung von Siedlungsgebieten sind teure Maßnahmen zum Schutz der Siedlungen und der Gewässer vor Hochwasser und Schmutzstoffen erforderlich. Mit den Zielsetzungen „Kosteneinsparung“ und “Verbesserung des Gewässerschutzes“ hat der Beratende Ingenieur Dipl.-Ing.(FH) Harald Güthler (1996) aus Waldshut-Tiengen das Verfahren des „HydrOstyx“ gebremsten Abflusses entwickelt und im Dezember 1995 zum Patent angemeldet. Die im Rahmen des Verfahrens benutzte neue technische Einrichtung ist die HydrOstyx-Abflussbremse. Bei der HydrOstyx-Abflussbremse handelt es sich um eine technische Einrichtung, die wegen ihrer Einfachheit ein preiswertes Drosselorgan im Abwasserkanal darstellt, das ohne Fremdenergie weitgehend wartungsfrei und betriebssicher funktioniert. Die HydrOstyx-Abflussbremse kann sowohl in bestehende als auch in neue Abwasserkanäle eingebaut werden. Ziele Mit der Hydrostyx-Abflußbremse können u. a. folgende Ziele erreicht werden: Reduzierung von Neubaumaßnahmen durch Aktivierung bisher ungenutzter Speicher. Da im Sinne der Richtlinien für die Bemessung und Gestaltung von Regenentlastungsanlagen in Mischwasserkanälen nach ATV-Arbeitsblatt A 128 die Anrechenbarkeit solcher Speicherräume zulässig ist, kann bei geschickter Nutzung der aktivierten Retentionsvolumen eine Redimensionierung der bisher geplanten Regenbecken erfolgen. Beseitigung von Konfliktpunkten im Kanalnetz. Durch Aktivierung von Retentionsvolumen lassen sich Abflussspitzen reduzieren. Überlastete Kanäle können nun die abflussverzögerte Wassermenge transportieren, der Austausch bzw. Neubau von Kanälen kann entfallen. Minderung von Überflutungshäufig und Belastungen von Flüssen und Bächen aus Regenwasserentlastungen. Der Einstau des Wassers im Kanal führt zu einer Retentionswirkung, dadurch werden die Abflussspitzen bei Regenwasserentlastungen in die Vorfluter häufig wesentlich reduziert. Die führt zu Verbesserungen beim Hochwasserschutz und bei der Gewässerökologie. Optimierung des Wirkungsgrades von Kläranlagen durch verbesserte Ausschöpfung der zulässigen Beaufschlagung. Kläranlagen sind durch den diskontinuierlichen Zufluss von Schmutz- bzw. Mischwasser Schwankungen im Betriebsablauf unterzogen, die durch entsprechende Reserven in den Becken ausgeglichen werden können. Durch die Aktivierung von Retentionsraum lassen sich Stoßbelastungen reduzieren und bei Regenwetter kann ein größerer Teil des verschmutzten Wasser als bisher auf der Kläranlage gereinigt werden. Im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts wurden folgende Teilaufgaben bearbeitet: Hydraulische Untersuchung der Hydrostyx-Abflussbremse im Wasserbaulabor der HTWG Konstanz. Ziel war die Ermittlung der Schachtverluste, der Überfall- und Durchflussbeiwerte für die HydrOstyx-Abflussbremse. Auswertung und Beurteilung der Abfluss- und Schmutzfrachtmessungen an den Regenüberläufen Hoppetenzell und Zizenhausen/Stampfwiese vor und nach dem Einbau von 4 HydrOstyx-Abflussbremsen. Durchführung von Schmutzfrachtberechnungen mittels Langzeitsimulation mit dem Simulationsmodell KOSIM XL vom Institut für technisch-wissenschaftliche Hydrologie in Hannover. Die Simulationsberechnungen erfolgen mit und ohne Hydrostyx-Abflussbremsen für die Einzugsgebiete der beiden Regenüberläufe. Mit Hilfe der hydraulischen Untersuchungen im Wasserbaulabor und durch die Auswertung der Naturmessungen sollten die hydraulischen und hydrologischen Bemessungsgrundlagen für die Neuentwicklung erarbeitet werden. Die Untersuchungsergebnisse liefern auch wichtige Grundlagen für die wasserwirtschaftliche Beurteilung des neuen Verfahrens. Verwertung der Ergebnisse Das Projekt hat insgesamt gezeigt, dass mit Hilfe von HydrOstyx-Abflussbremsen erhebliche Einsparpotentiale sowohl bei der hydraulischen Sanierung als auch bei der Regenwasserbehandlung in Mischwasserkanalisationen möglich sind. Die Ergebnisse dieses Projekts tragen sicher dazu bei, dass beim weiteren Ausbau der Regenwasserbehandlung und bei der Sanierung von Mischwasserkanalisationen verstärkt nach kostengünstigen Alternativen gesucht wird. Hierzu kann das Verfahren des HydrOstyx gebremsten Abflusses einen wesentlichen Beitrag leisten.
The intentions of the so-called "More Electrical Aircraft" (MEA) are higher efficiency and lower weight. A main topic here is the application of electrical instead of hydraulical, pneumatical and mechanical systems. The necessary power electronic devices have intermediate DC-links, which are typically supplied by a three-phase system with active B6 and passive B12 rectifiers. A possible alternative is the B6 diode bridge in combination with an active power filter (APF). Due to the parallel arrangement, the APF offers a higher power density and is able to compensate for harmonics from several devices. The use of the diode bridge rectifier alone is not permitted due to the highly distorted phase current. The following investigations are dealing with the development of an active power filter for a three-phase supply with variable frequency from 360 to 800 Hz. All relevant components such as inductors, EMC-filters, power modules and DC-link capacitor are designed. A particular focus is put on the customized power module with SiC-MOSFETs and SiC-diodes, which is characterized electrically and thermally. The maximum supply frequency slope has a value of 50 Hz/ms, which requires a high dynamic and robustness on the control algorithm. Furthermore, the content of 5th and 7th harmonics must be reduced to less than 2 %, which demands a high accuracy. To cope with both requirements, a two-stage filter algorithm is developed and implemented in two independent signal processors. Simulations and laboratory experiments confirm the performance and robustness of the control algorithm. This work comprehensively presents the design of aerospace rectifiers. The results were published in conferences and patents.