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- ItemEin Eulenhalsgelenk für effizientere Maschinen(Nürnberg : Technische Hochschule Nürnberg, 2022-05-31) Hornfeck, Rüdiger; Löffler, RobinIm Rahmen des Projekts „Ein Eulenhalsgelenk für effizientere Maschinen“ wurden biologische Erkenntnisse der extremen Bewegungsfähigkeit der Eulenhalswirbelsäule gesammelt und analysiert, eine energieeffiziente und ressourcenschonende Aktorik ausgewählt, ein Steuerungskonzept auf Basis einer Bewegungssimulation entwickelt und ein Funktionsmuster in Form eines Gelenkroboterarms aufgebaut sowie evaluiert. Die biologische Datensammlung erfolgte in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl und Institut für Biologie II der RWTH Aachen und dem Tiergarten Nürnberg. Mit Hilfe der umfassenden biologischen Erkenntnisse entstand eine Abstraktion des biologischen Vorbilds hin zu einem technischen Prototyp. Als Antriebstechnik kommen Drahtaktoren aus Formgedächtnislegierungen (FGL) zum Einsatz, welche sich durch eine extreme Energiedichte [1] auszeichnen. Durch diese enorme Energiedichte kann mit geringem Materialeinsatz eine große Arbeit verrichtet werden. Das Steuerungskonzept des Prototyps basiert auf einer Bewegungssimulation, welche durch den Einsatz einer inversen Kinematik realisiert wird. Damit ist es möglich, alle erreichbaren Positionen des Greifers zu erfassen, anhand verschiedener Erreichbarkeitskarten darzustellen und mögliche Vereinfachungen der Einzelwinkel zwischen den Wirbeln zu ermitteln. Der aufgebaute Prototyp wurde hinsichtlich seiner Funktionsfähigkeit, maximalen Belastbarkeit und Dynamik evaluiert.
- ItemReinigen neue Luftfiltersysteme von urbanem Stickstoffdioxid? - Teilprojekt 1 TLK01-L-76330 „Teilprojekt Luft“, Abschlussbericht(Hannover : Technische Informationsbibliothek (TIB), 2024) Thomas, Christoph; Nölscher, AnkeDas Vorhaben „Reinigen neue Luftfiltersysteme von urbanem Stickstoffdioxid?“ untersuchte, ob und wie effizient aktive Luftreinigungssysteme (LRS) zur Reduktion von Stickstoffdioxidkonzentrationen innerhalb und im Umfeld verkehrsreicher Straßen eingesetzt werden können. Dafür richtete Teilprojekt 1 „Luft“ einen Feldversuch mit neun Luftreinigungssystemen (LRS) für ein Reinigungsvolumen von bis zu 135.000 m³/h auf der Westseite der Landshuter Allee in München in der Nähe zu der bestehenden Luftqualitätsmesstelle Landshuter Allee des LfU ein. Der Feldversuch wurde im Straßenzug experimentell durch eine kontinuierliche Beobachtung von Luftqualität und –transport, und theoretisch durch Modellsimulationen zu charakteristischen Großwetterlagen bzw. Strömungsregimen begleitet. Über die komplette Projektlaufzeit koordiniert das Teilprojekt „Luft“ zwischen den insgesamt vier Teilprojekten, der Landeshauptstadt München und dem Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz. Dieser Bericht gibt eine Übersicht über den Projektverlauf und fasst die Ergebnisse zusammen. Dabei stand sowohl der Erkenntnisgewinn zur Situation an der Landshuter Allee als auch die Auswertung zur Reinigungsleistung der LRS im Straßenzug unter realen Bedingungen im Fokus. Die Strömungsverhältnisse an der Landshuter Allee lassen sich anhand 5 effektiver Windrichtungssektoren beschreiben. Am häufigsten lag eine Nordströmung vor (44%). Mit Hilfe der LES-Modellierung für den Querschnitt des Straßenzugs konnten wir eine Wirbelbildung zeigen, welche für typische Ost – und Westanströmungen im Stadtgebiet eine Umkehr der bodennahen Windrichtungen im Straßenzug der Landshuter Allee bedeutet. Die NO2-Konzentrationen hatten im Straßenzug aufgrund der Nähe zum Verkehr als primäre Quelle eine hohe Variabilität. Über den Untersuchungszeitraum wurden im Mittel an der LÜB- Station 47±23 µgm-3 NO2 gemessen, an drei Standorten auf dem Seitenstreifen und mit Messhöhe auf 1,9 m über Grund betrugen die mittleren NO2-Konzentrationen 42±23, 42±21, und 34±15 µgm-3. Der Tagesgang von NO2 war typisch urban und vom Straßenverkehr geprägt. Typischerweise wurden tagsüber bei Nordströmung die höchsten NO2 Konzentrationen gemessen. Bei Nordströmung wurde zusätzlich der geringste Durchmischungsgrad beobachtet, was in Kombination mit einer Anströmung aus Richtung des Tunnelausgangs zu deutlich höheren NO2-Konzentrationen an der LÜB-Station und den Standorten auf dem Seitenstreifen führte. Gleiches gilt für die bodennahe Ostanströmung, bei der die durch den Straßenverkehr NO2-belastete Luft direkt vom Straßenzug auf die LÜB-Station und die anderen Messstandorte transportiert wird. Die vorläufige Auswertung der räumlichen Verteilung von NO2 im Straßenzug und den Nebenstraßen der Landshuter Allee zeigte die höchsten Konzentrationen tagsüber im Abschnitt des Tunnels und auf der Landshuter Allee südlich davon. In den Nebenstraßen und nachts wurden deutlich niedrigere NO2 Konzentrationen beobachtet. Für den Nachweis der Reinigungsleistung unter realen Bedingungen im Straßenzug wurden hier drei Ansätze verfolgt. Zuerst wurde das Nahfeld der LRS auf die Strömungsverteilung und die NO2 Variation untersucht. Durch die Nähe zur Straße war aber insbesondere die NO2- TLK01-L-76330 “Luft” / Abschlussbericht / 14.06.2024 Konzentration so stark zeitlich variabel, dass auch auf dem Gehweg in bis zu 4,5 m Entfernung keine statistisch signifikanten Unterschiede detektierbar waren. Als zweites wurden regelmäßige An-und-Abschaltversuche unternommen. Für eine Messung in 2,0 m Entfernung zu LRS3 konnten wir eine relative Abnahme von etwa 18% zeigen, wenn das NO2- Mischungsverhältnis größer als 20 ppb war. Aber auch dieser Unterschied war wegen der hohen Variabilität kaum signifikant nachweisbar. Als drittes wurde der potentiell gereinigte Volumenstrom im Straßenzug durch die strömungsauflösende Modellierung bestimmt. Unabhängig von der Anströmrichtung werden tagsüber etwa 2% und nachts etwas 10% des Gesamtvolumenstroms durch die neun LRS gereinigt, was die statistisch nicht nachweisbare Reinigungsleistung trotz erheblich eingeschränkter Durchmischung erklärt. Obwohl sich die Wirksamkeit der Aktivkohlefilter zur effektiven Entfernung von NO2 im Labor und im Nahfeld der LRS im Feldversuch nachweisen ließ, war die Reinigungsleistung der neun LRS im Straßenzug der Landshuter Allee nicht nachweisbar. Für den Standort empfehlen wir daher andere Maßnahmen, wie eine Reduktion der NO2-Emissionen aus dem Verkehr entweder durch die Anzahl der Fahrzeuge oder die Emissionsraten, eine Vermeidung von Stau und stockendem Verkehr zur Reduktion der Verweildauer von Fahrzeugen im Straßenabschnitt, und eine Erhöhung der turbulenten Durchmischung im Straßenzug.