2023 - Repozytorium publikacji - Politechnika Gdańska

Pokaż publikacje z roku

Publikacje z roku 2023

Pokaż wszystkie

Shaping the New Vistula Spit Channel: Political, Economic, and Environmental Aspects
- Justyna Breś
- Piotr Lorens
2023 Pełny tekst Urban Planning
In September 2022, the new shipping channel in Poland was opened for service. It connects the Port of Elbląg and the Gdańsk Bay in Poland, cutting through the Vistula Spit and the Vistula Lagoon. It was intended to enable direct access to the Baltic Sea from the Port of Elbląg without crossing Russian territory. Originally conceptualized decades ago, it has taken its final shape only recently. Its construction was associated with several issues, including economic, political, and environ‐ mental ones. But at the same time, the rationale of its construction has to be confronted with the analysis of the long‐term consequences for the city’s economy and the environment of the Vistula Lagoon. Many of these issues are presented and discussed in the article, along with some initial conclusions regarding future opportunities and threats associated with operational and maintenance‐related issues.
Shielded HMSIW-based frequency-tunable self-quadruplexing antenna using different solid/liquid dielectrics
- Nrusingha Pradhan
- Sławomir Kozieł
2023 AEU-INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS
This article proposes a frequency-tunable self-quadruplexing antenna based on a shielded half-mode substrate integrated waveguide (S-HMSIW). In order to reduce the size of the HMSIW cavity resonator and to obtain quad-band characteristics, a modied E-shaped slot is engraved on the top of the metal. The experimental validation is carried out after analyzing the data using a circuit model. Flexibility of each resonant frequency is enabled by integrating solid and liquid dielectrics of dierent permittivities within the designated etched region of the proposed antenna. With a broad tuning range of 3-8.5 GHz, the operating frequencies can be tuned individually according to the application-driven demands. Furthermore, the port isolation is better than 23.5 dB in all four bands. The proposed antenna, with distilled water-lled pockets, exhibits realized gain of 3.82, 4.1, 4.3, and 5.6 dBi at 5.17, 5.76, 3.55, and 7.03 GHz, respectively. The antenna features stable radiation characteristics in all bands and throughout the entire tuning ranges. Owing to its compact size, broad tuning capability, consistent radiation patterns, and competitive isolation levels, the presented design can be considered a suitable solution for compact tunable devices required by the existing and emerging application areas, especially multi-standard wireless communications.
Shielded HMSIW-Based Self-Triplexing Antenna With High Isolation for WiFi/WLAN/ISM Band
- Nrusingha Pradhan
- Karthikeyan Subramanian
- Rusan Kumar Barik
- Sławomir Kozieł
2023 IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS II-EXPRESS BRIEFS
This article presents a novel design of a miniaturized self-triplexing antenna (STA) based on the shielded half-mode substrate integrated waveguide (S-HMSIW) for WiFi/WLAN/ISM-band applications. The S-HMSIW is constructed by assembling one row of vias and an open slot at the open-ended side of the conventional HMSIW. This configuration increases the quality factor and minimizes unwanted radiation loss, which allows for achieving high performance. A modified inverted U-shaped slot is created on the top plane of the cavity to form three different radiating patches, which are excited by three independent 50 Ω microstrip feedlines to operate at three different frequencies. The proposed STA exhibits competitive features such as highly compact size (0.09λg 2), high isolation (>33dB), and gain (>4.8 dBi), which makes it suitable for handheld communication devices. The simulated and measured circuit responses are in good agreement.
Ship Dynamic Positioning Based on Nonlinear Model Predictive Control
- Krzysztof Jaroś
- Roman Śmierzchalski
- Anna Witkowska
2023
The presented work explores the simulation test results of using nonlinear model predictive control algorithm for ship dynamic positioning. In the optimization task, a goal function with a penalty was proposed with a variable prediction step. The results of the proposed control algorithm were compared with backstepping and PID. The effect of estimation accuracy on the control quality with the implemented algorithms was investigated. The proposed version of the MPC-NO controller was shown to have better dynamic and static properties. © 2023, The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Switzerland AG.
Ship weather routing featuring w-MOEA/D and uncertainty handling
- Rafał Szłapczyński
- Joanna Szłapczyńska
- Roberto Vettor
2023 APPLIED SOFT COMPUTING
The paper presents a new version of evolutionary multi-objective weather routing (WR) for ships taking into account uncertainties of weather forecasts in route optimization. The method applies authors’ w-MOEA/D algorithm: MOEA/D framework incorporating Decision Maker’s (DM) preferences by means of w-dominance relation. Owing to this, DM preferences are taken into account throughout optimization, allowing the process to focus on the part of vast objective’s space. Only the part of Pareto front being of interest to DM is generated, thus the process converges faster, without sacrificing quality of the final set. All of the above is essential for the WR method, which pursues three objectives while trying to meet multiple constraints and handling uncertainty of weather data. The final method has been implemented as a part of client–server system architecture, whose client part has been installed on board of a m/v Monte da Guia (MdG) vessel navigating between the Portuguese coast and the Azores. The method has then been verified in the course of computer simulations and its results have been compared with real MdG GPS routes. The comparison shows that the presented method is able to find routes that bring progress in terms of the objectives’ while satisfying the constraints.
Shoreline Extraction Based on LiDAR Data Obtained Using an USV
- Armin Halicki
- Mariusz Specht
- Andrzej Stateczny
- Cezary Specht
- Oktawia Lewicka
2023 Pełny tekst TransNav - The International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation
This article explores the use of Light Detection And Ranging (LiDAR) derived point clouds to extract the shoreline of the Lake Kłodno (Poland), based on their geometry properties. The data collection was performed using the Velodyne VLP‐16 laser scanner, which was mounted on the HydroDron Unmanned Surface Vehicle (USV). A modified version of the shoreline extraction method proposed by Xu et al. was employed, comprising of the following steps: (1) classifying the point cloud using the Euclidean cluster extraction with a tolerance parameter of 1 m and min. cluster size of 10,000 points, (2) further filtration of boundary points by removing those with height above 1 m from the measured elevation of water surface, (3) manual determination of a curve consisting of 5 points located along the entire shoreline extraction region at a relatively constant distant from the coast, (4) removal of points that are further from the curve than the average distance, repeated twice. The method was tested on the scanned section of the lake shoreline for which Ground Control Points (GCP) were measured using a Global Navigation Satellite System (GNSS) Real Time Kinematic (RTK) receiver. Then, the results were compared to the ground truth data, obtaining an average position error of 2.12 m with a standard deviation of 1.11 m. The max error was 5.54 m, while the min. error was 0.41 m, all calculated on 281 extracted shoreline points. Despite the limitations of this parametric, semi‐supervised approach, those preliminary results demonstrate the potential for accurate shoreline extraction based on LiDAR data obtained using an USV. Further testing and optimisation of this method for larger scale and better generalisation for different waterbodies are necessary to fully assess its effectiveness and feasibility. In this context, it is essential to develop computationally efficient methods for approximating shorelines that can accurately determine their course based on a set of points.
Siedziba Instytutu Pamięci Narodowej w Bydgoszczy
- Joanna Kabrońska
2023 Pełny tekst Architektura-Murator
Instytucje odpowiedzialne za ochronę dokumentów i artefaktów uczestniczą w tworzeniu tożsamości zbiorowej, ustanawiając most łączący przeszłość, teraźniejszość i przyszłość. Owe instytucje mają swoje materialne odpowiedniki: obiekty będące ich siedzibą. Tym samym również architektura bierze udział w procesie budowy zbiorowej pamięci i tożsamości, wzmacniając autorytet instytucji poprzez swoją formę oraz ukazując i kształtując relację między zbiorowością i jednostką. Potrzebne jest stopniowe wypracowywanie odmiennego sposobu myślenia o instytucjach związanych z pamięcią i ich nowej formie, zorientowanej na przyszłość. Bydgoska siedziba IPN jest właściwym punktem wyjścia do takich rozważań.
Silica In Silico: A Molecular Dynamics Characterization of the Early Stages of Protein Embedding for Atom Probe Tomography
- Giovanni Novi Inverardi
- Francesco Carnovale
- Lorenzo Petrolli
- Simone Taioli
- Gianluca Lattanzi
2023 Pełny tekst BIOPHYSICAL JOURNAL
A novel procedure for the application of atom probe tomography (APT) to the structural analysis of biological systems, has been recently proposed, whereby the specimen is embedded by a silica matrix and ablated by a pulsed laser source. Such a technique, requires that the silica primer be properly inert and bio-compatible, keeping the native structural features of the system at hand, while condensing into an amorphous, glass-like coating. In this work, we propose a molecular dynamics protocol, aimed at depicting and characterizing the earliest stages of the embedding process of small biomolecules in a solution of water and orthosilicic acid, here, taken as a precursor of the silica matrix. Overall, we observe a negligible influence of orthosilicic acid on the behavior of stable folded systems (such as ubiquitin). Conversely, intrinsically disordered and unstable peptides are affected by the coating, the latter seemingly inhibiting the fluctuations of flexible moieties. While further scrutiny is in order, our assessment offers a first mechanistic insight of the effects of orthosilicic acid, thereby validating its use in the proposed innovative application of APT to the structural resolution of protein molecules.
Silver(I) complexes with nitrile ligands: New materials with versatile applications
- Karolina Gutmańska
- Piotr Szweda
- Marek Daszkiewicz
- Tomasz Mazur
- Konrad Szaciłowski
- Anna Ciborska
- Anna Dołęga
2023 Pełny tekst APPLIED ORGANOMETALLIC CHEMISTRY
In the present study, the structure, thermal stability, conductive properties, and antimicrobial activity of silver(I) complexes with nitrile ligands were investigated. For the construction of the materials, 2-cyanopyridine (2-cpy), 4-cyanopyridine (4-cpy), 1,2-dicyanobenzene (1,2-dcb), and 1,3-dicyanobenzene (1,3-dcb) were used in addition to the silver nitrite and nitrate. Four new compounds were isolated and structurally characterized: one molecular complex [Ag4(1,2-dcb)4(NO3)4], two 1-D coordination polymers [Ag(2-cpy)2(NO2)]∞, [Ag2(1,3-dcb)2(NO3)2]∞, and one 3-D coordination polymer [Ag(4-cpy)(NO2)]∞. The results indicate that the nitrile complexes display good antimicrobial properties against the tested bacterial and fungal strains. The presence of weakly coordinating CN groups increases the release of silver ions into the bacterial and yeast cell environments. Moreover, these materials exhibit unusual electrical properties in thin-layer devices. On the other hand, the nitrite and nitrate counterions give rise to the low thermal stability of the complexes.
Simple analytical method for total biogenic amines content determination in wine using a smartphone
- Kaja Kalinowska
- Wojciech Wojnowski
- Marek Tobiszewski
2023 Analytical Methods
A simple, fast, and green smartphone-based procedure for total biogenic amines content determination in wine was developed and validated. Sample preparation and analysis were simplified to make the method suitable for routine analyses even in resource-scarce settings. The commercially available S0378 dye and smartphone-based detection were used for this purpose. The developed method has satisfactory figures of merit for putrescine equivalent determination with R2 of 0.9981. The method's greenness was also assessed using the Analytical Greenness Calculator. Samples of Polish wine were analysed to demonstrate the applicability of the developed method. Finally, results obtained with the developed procedure were compared with those previously obtained with GC-MS in order to evaluate the equivalence of the methods.
Simple colorimetric copper(II) sensor – spectral characterization and possible applications
- Błażej Galiński
- Jarosław Chojnacki
- Ewa Wagner-Wysiecka
2023 SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY
New o-hydroxyazocompound L bearing pyrrole residue was obtained in the simple synthetic protocol. The structure of L was confirmed and analyzed by X-ray diffraction. It was found that new chemosensor can be successfully used as copper(II) selective spectrophotometric regent in solution and can be also applied for the preparation of sensing materials generating selective color signal upon interaction with copper(II). Selective colorimetric response towards copper(II) is manifested by a distinct color change from yellow to pink. Proposed systems were effectively used for copper(II) determination at concentration level 10-8 M in model and real samples of water.
Simulation Environment in Python for Ship Encounter Situations
- Lukasz Stolzmann
- Joanna Szłapczyńska
2023 Pełny tekst TransNav - The International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation
To assess the risk of collision in radar navigation distance-based safety measures such as Distance at the Closest Point of Approach and Time to the Closest Point of Approach are most commonly used. Also Bow Crossing Range and Bow Crossing Time measures are good complement to the picture of the meeting situation. When ship safety domain is considered then Degree of Domain Violation and Time to Domain Violation can be applied. This manuscript provides a description of a ship encounter simulation software tool written in Python accompanied by a case study, implementing all the measures mentioned above. It offers a radar-like Graphical User Interface (GUI), is able to track AIS-based traffic or encounter scenarios stored in local files. The tool features several additional functions e.g. Variable Range Marker (VRM) or Electronic Bearing Line (EBL). The simulator might be a test sandbox for advanced collision avoidance algorithms.
Simulations of high-pressure fluid flow in a pre-cracked rock specimen composed of densely packed bonded spheres using a 3D CFD model and simplified 2D coupled CFD-DEM approach
- Rezvan Abdi
- Marek Krzaczek
- Andrzej Tejchman-Konarzewski
2023 POWDER TECHNOLOGY
W artykule zastosowano dwa różne podejścia do opisu jednofazowego przepływu płynu w wstępnie spękanej próbce skały o niskiej porowatości pod wysokim ciśnieniem. Głównym celem pracy było bezpośrednie porównanie rozkładu ciśnień, gęstości i prędkości płynów we wstępnie pękniętej próbce. Zachowanie próbki imitującej skałę zostało opisane przez gęsto upakowane połączone kohezją kulki z nakładającymi się na siebie elementami. Pierwsze podejście polegało na symulacji trójwymiarowego turbulentnego przepływu ściśliwego płynu w domenie ciągłej między nieruchomymi kulami. W modelu wykorzystano metodę objętości skończonych (FVM) do rozwiązania równań Naviera-Stokesa uśrednionych przez Reynoldsa i podstawowych równań modelu naprężeń Reynoldsa (BSL). Drugie podejście polegało na zastosowaniu sprzężonego modelu 2D DEM-CFD, które symulowało laminarny przepływ płynu w sieci złożonej z kanałów w obszarze ciągłym między swobodnymi kulami. Układ kul był taki sam w obu podejściach. Uzyskano podobne rozkłady ciśnienia i gęstości płynów oraz masowe natężenia przepływu płynu. Jednak prędkości płynu i jego linie przepływu były nieco inne. Pomimo uproszczonego modelu przepływu płynu, podejście 2D DEM-CFD wystarczająco dokładnie opisało przepływ płynu we wstępnie pękniętych połączonych kohezją próbkach ziarnistych przy ogromnej redukcji czasu symulacji.
Single-Slope ADC With Embedded Convolution Filter for Global-Shutter CMOS Image Sensors
- Miron Kłosowski
- Yichuang Sun
- Waldemar Jendernalik
- Grzegorz Blakiewicz
- Jacek Jakusz
- Stanisław Szczepański
2023 IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS II-EXPRESS BRIEFS
This brief presents an analog-to-digital converter (ADC) suitable for acquisition and processing of images in the global-shutter mode at the pixel level. The ADC consists of an analog comparator, a multi-directional shift register for the comparator states, and a 16-bit reversible binary counter with programmable step size. It works in the traditional single-slope mode. The novelty is that during each step of the reference ramp, neighboring pixels can exchange status information. During the conversion, the direction and step size of the counter are set globally to realize the corresponding coefficient of a convolution kernel. This technique does not slow down the conversion when used for small kernels (3×3) and does not significantly increase sensor noise. Convolution windows of arbitrary size can be implemented. The concept was verified in an experimental 64×64 imaging array implemented in 180 nm CMOS technology.
Singlet oxygen in the removal of organic pollutants: An updated review on the degradation pathways based on mass spectrometry and DFT calculations
- Manoj P Rayaroth
- Usha K. Aravind
- Grzegorz Boczkaj
- Charuvila T. Aravindakumar
2023 CHEMOSPHERE
The degradation of pollutants by a non-radical pathway involving singlet oxygen (1O2) is highly relevant in advanced oxidation processes. Photosensitizers, modified photocatalysts, and activated persulfates can generate highly selective 1O2 in the medium. The selective reaction of 1O2 with organic pollutants results in the evolution of different intermediate products. While these products can be identified using mass spectrometry (MS) techniques, predicting a proper degradation mechanism in a 1O2-based process is still challenging. Earlier studies utilized MS techniques in the identification of intermediate products and the mechanism was proposed with the support of theoretical calculations. Although some reviews have been reported on the generation of 1O2 and its environmental applications, a proper review of the degradation mechanism by 1O2 is not yet available. Hence, we reviewed the possible degradation pathways of organic contaminants in 1O2-mediated oxidation with the support of density functional theory (DFT). The Fukui function (FF, f−, f+, and f0), HOMO–LUMO energies, and Gibbs free energies obtained using DFT were used to identify the active site in the molecule and the degradation mechanism, respectively. Electrophilic addition, outer sphere type single electron transfer (SET), and addition to the hetero atoms are the key mechanisms involved in the degradation of organic contaminants by 1O2. Since environmental matrices contain several contaminants, it is difficult to experiment with all contaminants to identify their intermediate products. Therefore, the DFT studies are useful for predicting the intermediate compounds during the oxidative removal of the contaminants, especially for complex composition wastewater.
Skalowalne modele fizyczne wybranych typów siłowni wiatrowych w technologii hardware-in-the-loop
- Robert Rink
2023 Pełny tekst
Celem niniejszej rozprawy jest opracowanie adekwatnego programowalnego modelu fizycznego siłowni wiatrowej wykorzystującego urządzenia elektryczne oraz model przetwarzania energii kinetycznej wiatru na energię mechaniczną ruchu obrotowego wirnika generatora. Zaproponowany przez autora model sterowany jest przez regulator prędkości, bazujący jedynie na pomiarach prędkości obrotowej oraz momentu elektromagnetycznego. Monografia stanowi syntezę aktualnego stanu wiedzy dotyczącej modeli matematycznych oraz sposobów modelowania turbin wiatrowych. Studia i analiza obecnego stanu wiedzy w zakresie przedmiotu pracy objęły stosowane sposoby realizacji modeli fizycznych oraz symulacyjnych siłowni wiatrowej i jej poszczególnych elementów oraz analizę publikowanych wyników przeprowadzonych prac badawczych z wykorzystaniem modeli fizycznych. Przeprowadzona analiza pozwoliła na zidentyfikowanie wad i ograniczeń dotychczasowych realizacji. W konsekwencji, zaproponowano autorskie rozwiązanie skalowalnego modelu fizycznego siłowni wiatrowej z maszyną dwustronnie zasilaną pracującą jako generator bazując na rozwiązaniach stosowanych w technice hardware-in-the-loop. Rozwiązanie łączy uniwersalność modeli cyfrowych z wykorzystaniem urządzeń elektrycznych. W skład opracowanej cyfrowej części modelu wchodzą wszystkie elementy występujące w rzeczywistej siłowni wiatrowej. Część cyfrowa modelu zrealizowana została w środowisku czasu rzeczywistego Simulink Real-Time. Strukturę modelu opracowano w taki sposób, aby możliwa była stabilna praca modelu w sprzężeniu z przekształtnikami i zespołem maszynowym. W szczególności zaproponowano autorską metodę dostosowania stałej bezwładności maszyny dwustronnie zasilanej skalowalnego modelu fizycznego siłowni wiatrowej z modelowaniem inercji w torze sterowania momentem wraz z regulatorem prędkości. Istotnym elementem pracy jest opracowanie sposobu walidacji skalowalnego fizycznego modelu siłowni wiatrowej z maszyną dwustronnie zasilaną. Przeprowadzono badania porównawcze fizycznego modelu siłowni wiatrowej oraz referencyjnej farmy wiatrowej. Uzyskane w rozprawie wyniki badań symulacyjnych oraz testów laboratoryjnych wykazały, że zaproponowany model fizyczny siłowni wiatrowej pozwala na miarodajną oraz efektywną emulację wybranych typów rzeczywistych siłowni wiatrowych.
"SKONTEKSTOWANE. zamieszkiwanie krajobrazów", dwa tryptyki malarskie, akryl/ podobrazie płócienne, materiał video
- Agnieszka Kurkowska
2023
Poruszamy się w świecie przemieszanych znaczeń. Kierowani tradycją, doświadczeniem i intuicją przemierzamy przestrzenie odnosząc je do swojego domu. W każdy otaczający krajobraz podświadomie lub celowo wpisujemy siebie. Filtrujemy obraz, dźwięk i zapach włączając wartości niesione przez życie. Dom z marzeń, dom ze wspomnień, dom, do którego tęsknimy, nasz dom: wypełniają kadry i współtworzy historię odwiedzanych miejsc. Przedstawione obrazy to autorska próba przedstawienia sytuacji umieszczania domu w kaszubskim krajobrazie Pojezierza Wdzydzkiego. Plastyczna interpretacja wybranych miejsc łączy się z dokumentującymi fotografiami.
Skuteczność kluczowych technologii w określaniu stabilności i kompatybilności ropy naftowej
- Dagmara Aptowicz
- Aleksandra Małachowska
- Katarzyna Kibort
- Monika Rogowska
- Jacek Gębicki
2023 Pełny tekst Przemysł Chemiczny
Przedstawiono porównanie metod pomiarowych dotyczących oznaczania stabilności i kompatybilności rop naftowych celem ułatwienia przerobu ropy naftowej i paliw ciężkich. Przeanalizowano doświadczenia innych naukowców w porównaniu z wynikami własnych badań eksperymentalnych. Zaobserwowano różną skuteczność stosowanych metod w odniesieniu do wybranych gatunków rop naftowych. Wytypowano P-value, S-value, metodę SARA oraz metody mikroskopowe jako najbardziej skuteczne, określając możliwości wykorzystania danego oznaczenia w praktyce, w zależności od celu badań i potrzeb odbiorcy. Ponadto w pracy wskazano istotne zalety i wady wymienionych metod, stanowiących użyteczne narzędzie do wyboru najbardziej właściwej metody oznaczania stabilności i kompatybilności dla danego gatunku ropy naftowej i paliw ciężkich.
Skutki zanieczyszczenia środowiska związane z generowaniem energii
- Anna Dettlaff
2023
Na całym świecie (dane z 2020 roku) spalanie paliw kopalnych takich jak węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny dostarczyło ok. 84% całej zużywanej energii pierwotnej. W przypadku Polski konwencjonalne źródła energii stanowiły ponad 93%. Gigantyczne zużycie konwencjonalnych paliw powoduje wielkie straty w środowisku, objawiające się m.in. skażeniem powietrza, które stanowi największe środowiskowe zagrożenie dla zdrowia ludzi na świecie i jest przyczyną milionów przedwczesnych zgonów i chorób. Szacuje się, że obciążenie chorobami powodowanymi przez skażenie powietrza jest porównywalne do innych globalnych zagrożeń dla zdrowia, w tym niezdrowej diety i palenia tytoniu. W tym rozdziale szczegółowo omówiono dwa zjawiska, smog i globalne ocieplenie, które stanowią środowiskowy, społeczny, ekonomiczny i zdrowotny koszt spalania paliw kopalnych.
Sliding bearings with sintered bronze bush lubricated by contaminated water with solid particles – Theoretical and experimental studies
- Wojciech Litwin
- Steffen Kropp
2023 WEAR
Sliding journal bearings lubricated with water coming directly from the environment are a solution used in shipbuilding, pumps and hydropower. However, the working fluid or surrounding water cannot always be filtered because of design limitations, which often causes the problem of premature wear of these sensitive bearings. The research conducted made it possible to assess the wear of sliding bearings lubricated with water containing solid particles of mineral origin. It has been proved that the geometry of the bearing and the relative size of the particles have a significant impact on the wear process of the tested sliding pair of sintered bronze and steel.