Universität Stuttgart
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Item Open Access Pulsationsdämpfung in Rohrleitungen mit Hilfe eines kombinierten Rückdämpfers(1980) Rachmilevic, Zinovij Z.; Pertschi, Ottmar (Übersetzer)Durch Einbau eines kombinierten Druckpulsations-Rückdämpfers in die Druckleitung eines 2V-30/7-Verdichters weden die Druckluftpulsationen auf praktisch normale Werte gesenkt, wodurch die Arbeitsweise der Druckleitung, der Verschlüsse und des Verdichters im Gesamten normalisiert wird. Der in die Druckleitung eingebaute Dämpfer läßt sich als Ölabscheider verwenden, wobei man jedoch beachten muß, daß er als Ölabscheider nur bei geringen Temperaturen der zu verdichtenden Luft arbeiten kann.Item Open Access Strukturelle Eigenschaften von Cu(In,Ga)(Se,S)2 Dünnschichten(2003) Kötschau, Immo Michael; Werner, Jürgen H. (Prof. Dr. rer. nat. habil.)In Cu(In,Ga)(S,Se)2-Dünnfilmen treten, je nach Wachstum, auf natürliche Weise teilweise recht große Zusammensetzungsgradienten auf. Einerseits wurde an In-reichem Material eine Cu-arme Oberflächendefektschicht entdeckt, andererseits sorgt die Dynamik Cu-reicher Wachstumsprozesse für einen über die gesamte Schichtdicke veränderlichen Ga- oder S-Gehalt. Die gezielte Beeinflussung der tiefenabhängigen Konzentration von Ga und S kann unter anderem dazu genutzt werden, Rekombinationsverluste innerhalb der Solarzelle zu minimieren. Solches "Bandgap-Engineering" führte bereits zu entscheidenden Verbesserungen des Wirkungsgrades von Cu(In,Ga)(S,Se)2-Solarzellen. Für die gezielte quantitative Untersuchung der tiefenabhängigen Zusammensetzung in Dünnfilmen standen bisher ausschließlich nicht zerstörungsfreie Methoden zur Verfügung. Insbesondere können die mit Sputtermethoden erzielten Tiefenprofile der Zusammensetzung aufgrund des Sputterprozesses selbst stark fehlerbehaftet sein. Wegen dieser Problematik entwickelt diese Arbeit eine alternative Methode. Es hat sich gezeigt, dass sich Röntgenbeugungsspektren von Cu(In,Ga)(S,Se)2-Dünnfilmen, gemessen unter streifendem Einfall (Grazing Incidence X-Ray Diffraction; GIXRD), korrekt mittels eines Schichtenabsorptionsmodells, in welchem über die Absorption gewichteter Anteile aus unterschiedlich tiefen Schichten das Beugungsspektrum als Summe über alle Schichten berechnet wird, beschreiben lassen. Eine quantitative Auswertung von Strukturdaten, insbesondere die Verfeinerung von Zusammensetzungstiefenprofilen, ist damit möglich. Um die Gültigkeit der Modellierung einzugrenzen, erfolgte die Betrachtung und ausführliche Diskussion aller in der Praxis vorkommender apparate- und probenspezifischer Effekte. Während die Wechselwirkung von Oberflächenrauigkeiten und Brechung durch einfache Transformationen zu kompensieren sind, können beispielsweise tiefenabhängige Unterschiede der bevorzugten Orientierung Probleme aufwerfen, wenn über ihre Tiefenabhängigkeit keine Daten vorliegen. Prinzipiell ist jedoch die Untersuchung der Einflüsse aller Eingangsparamter, seien sie apparatebedingt oder durch die Probe selbst verursacht, möglich, solange alle übrigen Parameter bekannt sind. Eine eindeutige Verfeinerung von Tiefenprofilen muss dabei immer die Voraussetzung erfüllen, dass ein und derselbe Eingangsparametersatz gleichzeitig alle unter verschiedenen Einfallswinkeln gemessenen Spektren hinreichend genau beschreibt. Die Verfeinerung von Zusammensetzungstiefenprofilen erfolgt praktisch durch den Vergleich gemessener und simulierter Spektren, wobei dies in der jetzigen Fassung des dafür entwickelten Simulationsprogrammes (Thin Film X-Ray Diffraction Absorption Utility; TFXDAU) interaktiv geschieht. Die Eindeutigkeit der Anpassung hängt vom Umfang der a priori zur Verfügung stehenden Eingangsparameter ab. Liegen beispielsweise aufgrund des Wachstumsprozesses Informationen über mögliche Tiefenprofile bereits vor, lassen sich geeignete Modellfunktionen (Diffusionsprofile, Stufenfunktionen etc.) schrittweise durch vergleichende Simulationen anpassen. So gelang es, einen mehrstufigen S-Se-Gradienten des Anionen-Untergitters in einer Cu(In,Ga)(S,Se)2-Schicht detailgenau nachzuweisen. Die Veränderungen, die sich dabei gegenüber dem mit Sekundärionen-Massenspektrometrie gemessenen Tiefenprofil ergaben, ließen sich auf Messartefakte zurückführen, die der Sputterprozess selbst verursacht hat. Ebenso war ein In-Ga-Gradient im Kationen-Untergitter einer Cu(In,Ga)Se2-Schicht mit einer Tiefenauflösung von unter 50nm nachzuweisen. Die Gradierungen erstrecken sich dabei immer über die ganze Schichtdicke. In diesem Sinne erreicht diese Arbeit ihr eigentliches Ziel: die Entwicklung einer Methode, mit der die Tiefenabhängigkeiten der strukturellen Eigenschaften, welche auf das Engste mit den elektronischen Eigenschaften (Verlauf der Bandkanten) in Verbindung stehen, zu bestimmen sind. Als "Nebenprodukt" eignet sich diese Modellierung dazu, die integralen Ga- und S-Gehalte an homogenen Proben bis auf 2% genau zu bestimmen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Möglichkeiten des Schichtenabsorptionsmodells noch nicht ausgeschöpft sind. Oberflächennahe Zusammensetzungsgradienten zeigen in Beugungsspektren, die unter kleinsten Einfallswinkeln gemessen werden, noch deutliche Auswirkungen. Die Existenz der immer wieder ins Spiel gebrachten Cu-armen Oberflächendefektschicht war mit Hilfe der Modellierung Cu-armer Oberflächen eindeutig nachzuwiesen. Überdies ließ sich ein Zusammenhang zwischen integralem Cu-Gehalt und der mittleren Dicke der Cu-armen Oberflächendefektschicht belegen.Item Open Access Ein kontaktloser Verteiler(1969) Kusanagi, M.; Kraut, Gustav (Übersetzer)In der vorliegenden Arbeit sollen die kontaktlosen Systeme bei den unmittelbar mit der Leistung des Kraftfahrzeuges zusammenhängenden Zündanlagen besprochen und dabei insbesondere die Unterschiede zwischen den bisher gebräuchlichen Systemen und den Transistorsystemen dargestellt werden. Desweiteren sollen der Aufbau der vom Verfasser versuchsweise hergestellten kontaktlosen Magnetwiderstandszündanlagen beschrieben und die bei den Versuchen mit diesen Anlagen ermittelten Ergebnisse mitgeteilt werden.Item Open Access Entwicklung einer schnell schaltenden Bremse und Kupplung für Linearbewegungen zum Überlastschutz in Werkzeugmaschinen(2009) Dennig, Hans-Jörg; Binz, Hansgeorg (Prof. Dr.-Ing.)Große Kollisionskräfte aufgrund eines Bedien- oder Programmierfehlers sind ein zentrales Problem bei der modernen Produktion mit hocheffizienten Werkzeugmaschinen. Dadurch entstehen teure Reparaturen vor allem an der Hauptspindel und den Spindelmutter-Antrieben, was zu langen Ausfallzeiten an der betroffenen Maschine führt. Eine Umfrage bei insgesamt 23 Anwendern und Herstellern von Werkzeugmaschinen ergab, dass die Service- und Ersatzteilkosten durch eine heftige Kollision bis zu 23.000 € betragen können. Verfügbare Überlastsicherungssysteme können derzeit weder die hohen Kollisionsschäden verhindern noch die Auswirkungen eines Schadens gering halten. Es bedarf also neuer Ansätze. Um dies zu ändern, wird eine Lösung verfolgt, die vorsieht, die Vorteile elektronischer und mechanischer Überlastsicherungssysteme zu vereinen. Diese Lösung basiert darauf, dass der erste Kontakt bei einer Kollision beispielsweise zwischen Werkzeug und Werkstück erkannt und über eine nachgeschaltete Entscheidungslogik verarbeitet wird. Durch diesen kontakterkennungsbasierten Ansatz ist es möglich, Kollisionen schneller als bei herkömmlichen Schutzsystemen zu erkennen und Maßnahmen einleiten zu können. Je nach Kollisionshärte muss die Maschine dann möglichst schnell gestoppt werden, wobei abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit zwei Strategien zur Verfügung stehen. Im Bereich niedriger Vorschübe kann mittels eines steuerungsinternen Notstopps die Maschine sicher gestoppt werden, ohne dass nennenswerte Schäden auftreten. Im Fall einer Kollision mit höheren Vorschubgeschwindigkeiten reicht der interne Notstopp nicht mehr aus, weshalb die Steuerung ein Signal an eine aktiv geschaltete Sicherheitskupplung/-bremse weitergibt. Das schnell schaltende Bremssystem kann vor allem den Spindelkasten inkl. Hauptspindel schützen, indem die Überlast vom Bremssystem aufgenommen wird und bleibende Verformungen verhindert werden. Dazu muss das Bremssystem mit hoher Kraft schnellstmöglich wirken. Eine Überlastkupplung, die eine hohe Axialsteifigkeit aufweist und direkt an der Schnittstelle zwischen Antriebssystem und Werkzeugschlitten in die Spindelmutter integriert ist, kann den Kraftfluss infolge einer Kollision früh unterbrechen und somit das Antriebssystem schützen. Solche Maschinenelemente zur schnellen Kopplung bzw. Entkopplung von großen Kräften sind nach dem derzeitigen Stand der Technik und Forschung nicht verfügbar. Ziel dieser Arbeit ist somit die Entwicklung einer schnell schaltenden Bremse und Kupplung für Linearbewegungen am Beispiel des beschriebenen Überlastsicherungssystems für Werkzeugmaschinen mit Spindelmutter-Antrieben. Damit erfolgt eine Eingrenzung des Lösungsansatzes auf die mechanischen Komponenten. Die ebenfalls benötigte Steuerungstechnik zur Auslösung von Bremse bzw. Kupplung wird in einer weiteren Arbeit am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen entwickelt. Die Hauptanforderung an die einzelnen Systeme besteht dabei in der Verkürzung der Reaktionszeit. Maßnahmen zur Vermeidung von schwerwiegenden Beschädigungen infolge Kollisionen müssen in den ersten Millisekunden eingeleitet werden. In der vorliegenden Arbeit wird zur Lösung dieser Aufgabe als Vorgehensweise der Produktentwicklungsprozess gemäß VDI2221 gewählt. Dabei wird gezeigt, dass die Anforderungen durch eine hydraulische Betätigung des Brems- bzw. Kupplungssystems erreichbar sind. Das Herzstück bildet daher ein Hydraulikventil, das durch einen extrem schnellen Aktor geöffnet wird. Das zentrale Problem dabei ist die Optimierung der Parameter Kraft, Weg und Zeit. So müssen die eingesetzten Aktorprinzipien hohe Kräfte und Wege innerhalb kürzester Reaktionszeit aufbringen. Das schnell schaltende Bremse-Kupplung-System wird hier exemplarisch für die x-Achse einer Fräsmaschine in Fahrständerbauweise entwickelt. Die Antriebssysteme bestehen dabei aus Kugelgewindetrieben. Es steht jedoch nicht die Werkzeugmaschine im Vordergrund, sondern die Entwicklung des Bremse-Kupplung-Systems, das somit auch in weiteren Anwendungsfeldern ihren Einsatz finden kann. Für die geforderte Aufgabenstellung leiten sich jedoch aus den Eigenschaften von Werkzeugmaschinen wie z. B. Verfahrgeschwindigkeiten, Steifigkeiten etc. verschiedene Anforderungen ab, welche die Basis für die vorliegende Arbeit darstellen.Item Open Access Die Ermittlung von Steuerprofilen zur Insulinabgabe mit programmierbaren Insulininfusionssystemen(1981) Schulz, Gerhard; Beyer, Jürgen; Nagel, Joachim H.; Strack, Thomas; Krause, Ulrich; Hassinger, Wieland; Cordes, UweDer Insulinverbrauch und die Form der Insulinabgabeprofile bei intravenöser Insulintherapie mit nicht rückgekoppelten Infusionsgeräten wurde bisher nur rein empirisch ermittelt. Dabei war die Form der Insulinabgabeprofile nicht zuletzt auch von den technischen Möglichkeiten des Dosiergerätes abhängig. Unser Ziel war es, Grundsätze für die Blutzuckerführung mit Open-Loop-Systemen zu entwickeln. Die Insulinprofile sollten dem Blutzuckeranstieg und Abfall nach den Mahlzeiten möglichst gut angepaßt sein und individuell programmiert werden können, so daß der Patient zu den Mahlzeiten das entsprechende Programm abrufen kann.Item Open Access Städte am Wasser - Wasserstädte : die nachhaltige Erhöhung der Konkurrenzfähigkeit von urbanen Räumen durch Sanierung und Umnutzung von Uferzonen(2009) Ebner, Stefan; Ribbeck, Eckhart (Prof. Dr. Ing.)Darstellung und Untersuchung von Best-Practice-Beispielen zur Erhöhung der nachhaltigen Konkurrenzfähigkeit von urbanen Räumen durch Sanierung und Umnutzung von UferzonenItem Open Access Objektvermessung mit bildanalysegestützten 3D-Meßverfahren : allgemeine Angaben zum Teilprojekt C6(1986) Tiziani, Hans J.Obwohl bei der digitalen Bildverarbeitung in den letzten Jahren große Fortschritte erzielt wurden, ist die schnelle Erfassung von 3-D Information nach wie vor ein ungelöstes Problem. Erst eine Kombination der digitalen 2D-Bildverarbeitung mit einem Abstandsmeßverfahren erlaubt eine schnelle, dreidimensionale Objekterfassung. Hierbei wird ein unter problemangepasster Beleuchtung gewonnenes Graubild mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung bezüglich 3D-gestaltsrelevanten Merkmalen untersucht. Aufgrund dieser Daten erfolgt eine Festlegung der 3D-Antastpunkte auf das zur Objektrekonstruktion notwendige Minimum. Daraufhin werden die selektierten Antastpositionen durch ein Abstandsmeßverfahren in Echtzeit räumlich vermessen. Anschließend erfolgt die Rekonstruktion der dreidimensionalen Objektgestalt. Das auf dynamischer Triangulation basierende Abstandsmeßverfahren gestattet eine freie Wahl der Antastpunkte, was eine anwendungsangepasste Steuerung des Abtastvorgangs erlaubt und somit eine hochflexible Unterstützung der 2D-Bildverarbeitung ermöglicht. Eine Kombination aus dynamischer Abtastung und angepasster Beleuchtung mit der digitalen Bildverarbeitung soll zu einem dynamischen System zur 3D-Objektlokalisierung und -Oberflächenerfassung im Nahbereich führen. Typische Objekte sollen hierbei Fahrzeuge und Karosserieteile sein.Item Open Access Optimierung eines Portfolios mit hydro-thermischem Kraftwerkspark im börslichen Strom- und Gasterminmarkt(2003) Bagemihl, Joachim; Voß, Alfred (Prof.-Dr.)Terminbörsen für Strom und Gas sind von grundlegender Bedeutung für die Planungsprozesse der durch das Unbundling geschaffenen Unternehmenszweige Erzeugung und Handel. Für die Kraftwerkseinsatzplanung bedeutet dies, daß nicht mehr primär die langfristige Lastprognose, sondern in zunehmendem Maße die Terminpreise der Futureskontrakte den Kraftwerkseinsatz bestimmen. Dem Stromhandel müssen zur Bewertung der Börsenprodukte hingegen die Kosten der Erzeugung im konzerneigenen Kraftwerkspark bekannt sein. Da sich aber beide Akteure wechselseitig beeinflussen, muss der Kraftwerkseinsatz gemeinsam mit dem Stromhandel ko-ordiniert werden, um zu einem gesamtwirtschaftlichen Optimum im Konzern zu gelangen. Die vorgestellte Methode zur Optimierung eines Portfolios mit hydro-thermischem Kraftwerksparks erlaubt dem Konzern die Identifizierung eines optimalen Geschäftsportfolios, in dem mit Ausnahme nicht ausgelasteter Kraftwerkskapazitäten keine offenen Positionen zu-gelassen werden. Ausgehend von einem hydro-thermischen Kraftwerkspark mit Jahresspei-cherkapazitäten für Wasser und Gas kann unter Berücksichtigung von Restriktionen, wie begrenzten Gas-/Strom-Durchleitungskapazitäten und Limits auf Handelsmengen, bei signifi-kanten Änderungen der Terminpreise die jeweils gewinnoptimale Veränderung im Portfolio identifiziert werden. Aufgrund der vielfältigen Freiheitsgrade, die ein solches hydro-thermi-sches System aufweist, ist es auf Basis des vorgestellten Verfahrens möglich, allein durch die Marktpreisbewegungen der unterschiedlichen börslich gehandelten Produkte im täglichen Handelsgeschäft, zusätzliche Margen zu erwirtschaften. Die langen Planungshorizonte, vorgegeben durch die Laufzeiten der Produkte an Termin-börsen (EEX bis 18 Monate), bedingen bei der Optimierung hohe Rechenzeiten und erfordern daher oft problemangepaßte Algorithmen wie etwa die Langrange Relaxation. Durch das Auf-treten neuer Handelsprodukte und die häufige Veränderung der Vertragsformen kann mit die-sen Algorithmen nur schwer entsprechend flexibel reagiert werden, da die Anpassung meist mit hohem Aufwand verbunden ist. Das Standardverfahren der Gemischt-Ganzzahlig-Linearen Programmierung (GGLP) bietet hier entscheidende Vorteile, da der dabei verwendete Lösungs-algorithmus Branch & Bound unabhängig von der Problemstellung angewendet werden kann. Die vorgestellte Methode basiert auf einem Dekompositionsansatz im Zeitbereich, so daß die für schnelle Reaktionszeiten nötigen Rechenzeiten von wenigen Minuten erreicht werden kön-nen. Das System zur Optimierung des Portfolios wurde mit dem Energiemanagementsystem MESAP/PROFAKO realisiert.Item Open Access Aktuelle Situation und Trends im Europäischen und Deutschen Kraftwerksmarkt(2002) Voß, AlfredMit der Liberalisierung der Strommärkte in Europa im Jahr 1998 wurde ein Prozess des Wandels und der strukturellen Veränderungen eingeleitet, der in seiner Dynamik und Reichweite nur von wenigen vorausgesehen worden ist. Der mit der Aufhebung der rechtlich geschützten Versorgungsgebiete einsetzende Preis- und Veränderungswettbewerb hat zu Strompreiseinbrüchen sowohl bei den Großhandelspreisen wie auch bei den Endkundenpreisen geführt. Nachdem der Wholesale-Strompreis mit unter 18 Euro/MWh im Jahr 1999 sein tiefstes Niveau erreicht hatte, kam es in der Folgezeit zu einem Preisanstieg, der jedoch im Wesentlichen durch das Anziehen der Preise für Steinkohle, Erdgas und Öl bedingt war. Dem auch durch neue Marktteilnehmer härter gewordenen Wettbewerb sowie dem drohenden Margenverfall und Umsatzeinbußen begegnen die traditionellen Stromanbieter durch radikale Kostensenkungsprogramme, Umorganisationen, neue Produkte und Dienstleistungen, eine neue Kundenorientierung aber auch durch Fusionen, Übernahmen und Allianzen. Mit dem angestrebten europäischen Binnenmarkt für Energie verlieren die Grenzen zu unseren Nachbarn an Bedeutung. Dies erfordert EU-weite Kategorien und Handlungsstrategien. Diese werden derzeit noch dadurch erschwert, dass die Bedingungen für die Stromerzeugung in den einzelnen Mitgliedsstaaten der EU durchaus noch unterschiedlich sind. Angefangen von den Umweltanforderungen, der steuerlichen Belastung der Unternehmen, über direkte und indirekte staatliche Interventionen zugunsten einzelner Stromerzeugungstechnologien bis hin zu der Tatsache, dass es staatliche Unternehmen gibt, die von der ungleichgewichtigen Marktöffnung profitieren. Es ist offenkundig, dass der größte Druck der Liberalisierung und Deregulierung auf der Stromerzeugung lastet, denn die Wettbewerber kommen nicht nur aus Deutschland, sondern aus ganz Europa, d.h. die eigenen Erzeugungsanlagen stehen aus Unternehmenssicht in Konkurrenz mit denen der Wettbewerber. Kostensenkungsprogramme, Kapazitätsanpassungen aber auch neue operative Prozesse wie bilateraler und börslicher Stromhandel, Risikomanagement und Beschaffungsoptimierung sollen die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit der bestehenden Kraftwerke sicherstellen. Nach der Konzentration auf die mehr kurzfristigen operativen Herausforderungen in den letzten Jahren, müssen sich die verbleibenden Akteure nun mit den längerfristigen Perspektiven, d.h. auch mit dem Zubau von Kraftwerksleistung beschäftigen, um den dauerhaften gewinnbringenden Fortbestand ihrer Unternehmen zu sichern. Auch aus dem Bereich der Elektrizitätswirtschaft häufen sich die Stimmen, die vor einem Mangel an Kraftwerksleistung und Versorgungsengpässen in Deutschland und Europa nach 2010 warnen, wenn nicht rechtzeitig ein Neubauprogramm in Angriff genommen wird.Item Open Access Issues in designing object management systems(1990) Clow, Geoff; Plödereder, ErhardThis paper summarizes the discussions of the Object Management System (OMS) session at the Chinon Workshop. The session identified numerous capabilities which might be required in an OMS. The facilities which were agreed upon as essential to an OMS are presented in Section 1, OMS Core Facilities. A number of issues in the realization of these and other capabilities, influenced in part by specific application scenarios, are discussed in Section 2, OMS Requirements Issues. Promising applications requiring further investigation can be found in Section 3, Perceptions for the Future. Some global observations on the past and future conduct of the OMS field are summarized in Section 4, Concluding Observations.