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Dipl.Ing. Johann Andorfer , Tandler.com GmbH, Buch a. Erlbach. Abstract zum 1. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <1,2007, Aachen>. 2 S. (S. 136-137) Eine nachhaltige Sicherung der Funktionalität und der ökologischen Verträglichkeit eines mittleren bis großen Kanalnetzes erfordert eine umfassende und detaillierte Modellierung in Raum und Zeit. Um den in den Richtlinien geforderten statistischen Anforderungen gerecht zu werden und die jährlichen Häufigkeiten, Mengen und Zeiträume der Belastungen erwartungstreu abschätzen zu können, ist es zielführend und notwendig, lange Zeiträume und die Gesamtheit der Einzugsgebiete möglichst detailliert zu betrachten. Die hydraulische Funktionalität und Sicherheit soll meistens mit Hilfe zeitsymmetrischer (hydrodynamischer) Verfahren nur durch Betrachtung von Modellregen, allenfalls Regenserien, sichergestellt werden. Für die Abschätzung der jährlich zu erwartenden Emissionen in unsere natürlichen Gewässer mit ihren Mengen, Frequenzen und Dauern werden normalerweise Langzeitsimulationen natürlicher Regenreihen über möglichst große Zeiträume mit zeitasymmetrischen (hydrologischen) Verfahren durchgeführt. Die betrachteten Kanalnetze werden zumeist vereinfacht (Grobnetze), um die Rechenzeiten erträglicher zu gestalten. Wünschenswert wäre jedoch eine allen Anforderungen gerecht werdende wirklichkeitsnahe Modellierung des gesamten Kanalnetzes in all seinen Details, Vermaschungen und Wechselwirkungen (Feinnetz) und dessen zeitsymmetrische und damit verlässliche Simulation mit langjährigen Regenreihen. Bereits vor 15 Jahren wurde im Hause Tandler begonnen, die Berechnungssoftware durch Parallelisierung auf symmetrische Multiprozessortechnologien auszurichten. In neuerer Zeit hält diese Technik durch die Mehrkernprozessoren in normalen Notebooks und PCs Einzug in die Ingenieurbüros und Abwasserbetriebe und sorgt schon für wesentliche Einsparungen an Rechenzeit. Doch erst durch die Kombination der Parallelisierung mit dem Prinzip des verteilten Rechnens (d.h. die Einbeziehung mehrerer PCs eines Netzwerkes in die Berechnung) erhält man die Chance ausreichend Rechenkapazität zur Verfügung zu stellen, um nicht nur eine einzelne Langzeitsimulation eines Feinnetzes durchzuführen, sondern sogar mehrere Sanierungsalternativen zu überprüfen. Die zukunftsweisenden Arbeiten von Dipl. Math. R. Tandler auf diesem Gebiet sind Thema dieses Vortrags.
Der Internally Commutated Thyristor (ICT) : ein neuartiger GCT mit integrierter Ausschalteinheit
(2007)
Interplanetary trajectories for low-thrust spacecraft are often characterized by multiple revolutions around the sun. Unfortunately, the convergence of traditional trajectory optimizers that are based on numerical optimal control methods depends strongly on an adequate initial guess for the control function (if a direct method is used) or for the starting values of the adjoint vector (if an indirect method is used). Especially when many revolutions around the sun are re-
quired, trajectory optimization becomes a very difficult and time-consuming task that involves a lot of experience and expert knowledge in astrodynamics and optimal control theory, because an adequate initial guess is extremely hard to find. Evolutionary neurocontrol (ENC) was proposed as a smart method for low-thrust trajectory optimization that fuses artificial neural networks and evolutionary algorithms to so-called evolutionary neurocontrollers (ENCs) [1]. Inspired by natural archetypes, ENC attacks the trajectoryoptimization problem from the perspective of artificial intelligence and machine learning, a perspective that is quite different from that of optimal control theory. Within the context of ENC, a trajectory is regarded as the result of a spacecraft steering strategy that maps permanently the actual spacecraft state and the actual target state onto the actual spacecraft control vector. This way, the problem of searching the optimal spacecraft trajectory is equivalent to the problem of searching (or "learning") the optimal spacecraft steering strategy. An artificial neural network is used to implement such a spacecraft steering strategy. It can be regarded as a parameterized function (the network function) that is defined by the internal network parameters. Therefore, each distinct set of network parameters defines a different network function and thus a different steering strategy. The problem of searching the optimal steering strategy is now equivalent to the problem of searching the optimal set of network parameters. Evolutionary algorithms that work on a population of (artificial) chromosomes are used to find the optimal network parameters, because the parameters can be easily mapped onto a chromosome. The trajectory optimization problem is solved when the optimal chromosome is found. A comparison of solar sail trajectories that have been published by others [2, 3, 4, 5] with ENC-trajectories has shown that ENCs can be successfully applied for near-globally optimal spacecraft control [1, 6] and that they are able to find trajectories that are closer to the (unknown) global optimum, because they explore the trajectory search space more exhaustively than a human expert can do. The obtained trajectories are fairly accurate with respect to the terminal constraint. If a more accurate trajectory is required, the ENC-solution can be used as an initial guess for a local trajectory optimization method. Using ENC, low-thrust trajectories can be optimized without an initial guess and without expert attendance.
Here, new results for nuclear electric spacecraft and for solar sail spacecraft are presented and it will be shown that ENCs find very good trajectories even for very difficult problems. Trajectory optimization results are presented for 1. NASA's Solar Polar Imager Mission, a mission to attain a highly inclined close solar orbit with a solar sail [7] 2. a mission to de ect asteroid Apophis with a solar sail from a retrograde orbit with a very-high velocity impact [8, 9] 3. JPL's \2nd Global Trajectory Optimization Competition", a grand tour to visit four asteroids from different classes with a NEP spacecraft
Near-Earth asteroid (NEA) 99942 Apophis provides a typical example for the evolution of asteroid orbits that lead to Earth-impacts after a close Earth-encounter that results in a resonant return. Apophis will have a close Earth-encounter in 2029 with potential very close subsequent Earth-encounters (or even an impact) in 2036 or later, depending on whether it passes through one of several less than 1 km-sized gravitational keyholes during its 2029-encounter. A pre-2029 kinetic impact is a very favorable option to nudge the asteroid out of a keyhole. The highest impact velocity and thus deflection can be achieved from a trajectory that is retrograde to Apophis orbit. With a chemical or electric propulsion system, however, many gravity assists and thus a long time is required to achieve this. We show in this paper that the solar sail might be the better propulsion system for such a mission: a solar sail Kinetic Energy Impactor (KEI) spacecraft could impact Apophis from a retrograde trajectory with a very high relative velocity (75-80 km/s) during one of its perihelion passages. The spacecraft consists of a 160 m × 160 m, 168 kg solar sail assembly and a 150 kg impactor. Although conventional spacecraft can also achieve the required minimum deflection of 1 km for this approx. 320 m-sized object from a prograde trajectory, our solar sail KEI concept also allows the deflection of larger objects. For a launch in 2020, we also show that, even after Apophis has flown through one of the gravitational keyholes in 2029, the solar sail KEI concept is still feasible to prevent Apophis from impacting the Earth, but many KEIs would be required for consecutive impacts to increase the total Earth-miss distance to a safe value
We propose a simple parametric OSSD model that describes the variation of the sail film's optical coefficients with time, depending on the sail film's environmental history, i.e., the radiation dose. The primary intention of our model is not to describe the exact behavior of specific film-coating combinations in the real space environment, but to provide a more general parametric framework for describing the general optical degradation behavior of solar sails.
Innovative interplanetary deep space missions, like a main belt asteroid sample
return mission, require ever larger velocity increments (∆V s) and thus ever
more demanding propulsion capabilities. Providing much larger exhaust velocities than chemical high-thrust systems, electric low-thrust space-propulsion
systems can significantly enhance or even enable such high-energy missions. In
1995, a European-Russian Joint Study Group (JSG) presented a study report
on “Advanced Interplanetary Missions Using Nuclear-Electric Propulsion”
(NEP). One of the investigated reference missions was a sample return (SR)
from the main belt asteroid (19) Fortuna. The envisaged nuclear power plant,
Topaz-25, however, could not be realized and also the worldwide developments
in space reactor hardware stalled. In this paper, we investigate, whether such
a mission is also feasible using a solar electric propulsion (SEP) system and
compare our SEP results to corresponding NEP results.
Dipl.-Ing. Ralf Engels - DHI Wasser und Umwelt GmbH, Syke. 24 S. (S. 70-93) Beitrag zum 1. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <1,2007, Aachen> Einleitung [des Autors] Die hydrodynamische Kanalnetzmodellierung ist ein Standardwerkzeug für die Bemessung von Kanalnetzen. Neben der Berechnung der hydrologischen und hydraulischen Gegebenheiten in einem städtischen Einzugsgebiet gehören auch weiterführende Technologien mittlerweile zum Standard. So können alle steuerbaren Elemente eines Kanalnetzes dynamisch so optimiert werden, dass die Leistungsfähigkeit des Kanalnetzes zusätzlich gesteigert werden kann. Automatische Werkzeuge zur dynamischen hydraulischen Schmutzfrachtberechnung ermöglichen die Erweiterung der Steuerung – insbesondere von Entlastungsanlagen – im Hinblick auf die entlasteten Schmutzfrachten und geben darüber hinaus detaillierte Informationen für den Betrieb der Kläranlage. Weiterführende biologische Prozessmodellierungen ergänzen dieses Themenfeld. GIS Werkzeuge können bei der räumlich differenzierten Modellierung von Kanalnetzen wertvolle Dienste leisten. Die detaillierte Betrachtung einzelner Haltungsflächen in ihrem räumlichen Zusammenhang ist damit ebenso möglich wie eine komplette Verwaltung aller für die Kanalnetzmodellierung notwendigen Daten in einem übersichtlichen grafischen Menü. Die Grenzen der Kanalnetzmodellierung lagen in früheren Zeiten an dessen Rand. Detaillierte Informationen über die Wege des Wassers auf der Geländeoberfläche, an der Schnittstelle zu Vorflutern und in der Interaktion mit Grundwasser waren bisher nicht modelltechnisch bewertbar. Eine dynamische Kopplung verschiedener Modelle zur Darstellung aller relevanten hydraulischen Prozesse ermöglicht eine integrative Betrachtung aller möglichen Wege, die das Wasser in der Stadt nehmen kann (Mark & Djordjevic, 2006). Dieser Beitrag präsentiert den Stand der Technik für die integrierte Modellierung städtischer Überschwemmungen mit Hilfe der Modellkopplung von Oberflächenmodellen und Kanalnetzmodellen.
Market data for the German telecom market shows that Deutsche Telekom as the former incumbent is constantly loosing shares on all arkets for voice telephony: the market for local calls, the market for long-distance calls and the market for international calls. At the same time prices decline steadily with the latest trend being that operators offer voice services free of charge, the costs of which are covered by a monthly subscription charge. Against this background the paper examines the state of policy and regulatory reform in the telecommunications sector in Germany almost 10 years after the liberalisation of the fixed telecommunications market. Thereby the focus is on the analysis of the competitive conditions that have been established on the German market for voice telephony services. If these retail markets are competitive, there might be a need to remove remaining regulatory provisions. In the new environment of converging markets the future challenge of regulating fixed telecom markets might be to ensure that access to the network and/or services of a potentially dominant provider in a relevant market will satisfy requirements for openness and non-discrimination.
Dr.-Ing. Lothar Fuchs vom itwh Hannover mit 13 Seiten (S. 57-69) Beitrag zum 1. Aachener Softwaretag in der Wasserwirtschaft <1, 2007, Aachen> Zusammenfassung [des Autors] Die wesentlichen technischen Probleme der Kanalnetzbewirtschaftung sind gelöst. Der Markt bietet bewährte Messgeräte, Steuerungseinrichtungen, Datenübertragungs-, Regler- und Rechnersysteme, die sich für den Einsatz in der Stadtentwässerung eignen. Mit den heute existierenden Simulationsmodellen können die Auswirkungen von Bewirtschaftungssystemen abgeschätzt werden, bevor diese implementiert werden. Die für Bewirtschaftungssysteme notwendige Ausrüstung ist eine andere, als die traditionell in der Stadtentwässerung übliche. Sie erfordert in jedem Fall mehr und teureren Wartungsaufwand sowie anders ausgebildetes Personal. Bei einem Kostenvergleich mit konventionellen (d.h. ungesteuerten) Systemen muß die umfassende Information und Kontrolle des bewirtschafteten Systems berücksichtigt werden. Die permanente Information über den Betriebszustand sowie die in allen existierenden Bewirtschaftungssystemen erreichten Verminderungen von Regenentlastungen und (in geringerem Maße) hydraulischen Überlastungen lassen es geraten erscheinen, Kanalnetzbewirtschaftung nicht nur unter dem Gesichtspunkt der höheren Betriebskosten, sondern auch denen der möglich Einsparungen von Investitionen und der höheren Effizienz zu beurteilen. Analog lässt sich zeigen, dass bewirtschaftete Systeme kleiner ausgelegt werden können und dennoch die gleiche Effizienz besitzen wie größer dimensionierte, statisch wirkende Systeme.