기초공학설계 최종결과 보고서 - 바람개비

목차

Ⅰ. 서 론
　1.1 연구목적
　1.2 연구내용

Ⅱ. 바람개비 회전에 영향을 주는 요인
　2.1 바람개비 날갯수
　2.2 날개의 피치각　
　2.3 날개의 모양 및 크기
　2.4 날개의 피치각

Ⅲ. 실험결과 및 고찰
　3.1 첫 번째 실험 결과 및 고찰
　3.2 두 번째 실험 결과 및 고찰
　3.3 세 번째 실험 결과 및 고찰
　3.4 네 번째 실험 결과 및 고찰
　3.5 다섯 번째 실험 결과 및 고찰
　3.6 여섯 번째 실험 결과 및 고찰
　3.7 일곱 번째 실험 결과 및 고찰

Ⅳ. 결 론


참고문헌

본문내용

10cm(반지름)
몸체 : 27cm
날개수
2(개)
날개모양
프로펠러의 모양
피치각
25도
ㅇ 고찰
앞선 5번째 재질의 바람개비에서는 합판의 무게로 인해 바람개비의 체공시간이 적었다는 것을 발견했다. 그래서 날개재질을 plastic과 비닐로 기둥은 straw로 만들기로 결정하였다. 실험결과에서 체공시간은 앞선 실험들의 바람개비들보다 많이 증가 하였다.
특히 내려올 때의 공기저항을 최대한 이용하기 위해 플라스틱 재질을 비닐로 덮어서 최대한 천천히, 안정되게 하강하도록 만들었다.
실험의 결과 앞선 실험들보다 평균적으로 체공시간이 훨씬 증가했으며 안정하였다. 그러나 이론에서 피치각이 20도 이상이 될시 급격히 항력이 증가한다는 것을 추가적으로 알게 되었다.
7. 7번째 실험
ㅇ 조건
날개와 몸체의 재질
날개 : pet and plastic
몸체 : straw
크기
날개 : 10cm(반지름)
몸체 : 27cm
날개수
2 (개)
피치각
19도
ㅇ 고찰
최종 7번째 실험에서는 피치각을 중심적으로 적용하여 만들어 보았다.앞서 언급했듯이 피치각이 20도 이상일 때 항력이 급격히 증가하므로 이번 실험에서는 19도를 적용하였다. 또한, 바람개비 중심축의 불안정성을 보완하기위해 약간의 무게를 적용하였다.(실리콘)
실험결과, 피치각에 의해 양력이 좀 더 증가하였다. 또한 약간의 무게를 적용한 중심축의 회전도 훨씬 안정되었다.
※ 날개와 몸체의 길이 비에서, 몸체에 비해 날개가 길다면 항력(저항)의 감소로 회전력은 증가하나 양력은 감소하여 체공시간이 적어진다. 그래서 우리는 6번째 실험에서부터 날개의 길이보다는 몸체의 길이를 길게 적용하였다.
Ⅳ. 결 론
최종실험결과까지 많은 시행착오가 있었다. 처음 설계시에는 바람개비의 피치각, 날개수, 재질 등을 고려하지 않고 우리가 생각하는 상식으로 만들고, 날개모양은 낙하산형태로 만들었다. 하지만 이론적인 지식의 부족으로 결과는 좋지 못했다.
두 번째 실험에서는 첫 번째 실험의 미흡한 점인 크기와 날개수, 모양을 고려하여 2번째 실험을 하였다. 크기부분에서 1번째 실험의 바람개비가 작아서 크게 해 보았고, 날개수와 모양은 낙하산형태가 아닌 날개형태로 하는 것이 더욱 효율적일 것 같았다. 실험결과 첫 번째 실험보다는 개선되었지만 몸체와 날개과 불균형과 접착문제 등이 해결되지 않았다.
그리하여, 세 번째 실험에서는 날개 재질을 고려하여 알루미늄을 사용하여 만들어 보았고 날개수에 따른 비행시간의 차이를 알아보기 위해 날개를 각각 2, 4, 6개로 만들어 실험해 보았다. 회전시 힘을 크게 하기 위해 몸체를 지름 큰 대나무를 이용하였고 내구성을 높이기 위해 금속재료이면서도 가벼운 알루미늄을 사용해 만들어 보았다. 그러나, 알루미늄의 몸체연결부분의 원형판과 대나무의 무게가 불필요하게 추가되었다.
네번째 실험에서는 이것을 중점적으로 다루었다. 날개의 무게를 줄이기 위해 날개를 따로 제작하여 몸체에 실리콘으로 부착을 했다. 몸체는 균일하고 가벼운 나무막대를 이용했다. 또한 날개수에 따라 효율성의 차이가 생기게 됨으로 각각 2개 3개를 설정해 만들어 보았다. 성능은 향상 되었으나 아직 완성단계가 아니라서 미흡한 점이 많이 있었다.
중간보고서에서는 피치각과 여러 가지 변수들을 조사했지만, 피치각에 대한 정확한 지식과 이론이 정립되지 않아 중간과정에는 도입시키지 않았다.
최종결과 보고서에서는 중간결과를 바탕으로 피치각을 적용해 새로운 형태의 바람개비를 만들어 보았다.
다섯 번째 실험에서는 알루미늄 아닌 다른 새로운 재료로 바람개비를 설계하기 위해 가벼우면서도 내구성이 강한 합판을 소재로 해서 만들어 보았다.
이번 설계에서는 앞선 실험의 문제점을 보완하기 위해 날개 중간에 구멍을 뚫어 몸체와 결합시켜 하나의 판으로 2개의 날개를 만드는 방법을 택하였다.
여섯번째 실험에서 날개재질을 plastic과 비닐로 기둥은 straw로 만들기로 결정하였다. 특히 내려올 때의 공기저항을 최대한 이용하기 위해 플라스틱 재질을 비닐로 덮어서 최대한 천천히, 안정되게 하강하도록 만들었다.
최종 7번째 실험에서는 피치각을 중심적으로 적용하여 만들어 보았다.앞서 언급했듯이 피치각이 20도 이상일 때 항력이 급격히 증가하므로 이번 실험에서는 19도를 적용하였다. 또한, 바람개비 중심축의 불안정성을 보완하기위해 약간의 무게를 적용하였다.(실리콘)
지금까지의 결과를 토대로 일곱 번째 바람개비를 최종결과물로 선정하였다.
한 학기동안 기초공학설계라는 과목을 수강함으로써 공학도로서 알아야할 기초적인 설계에 관한 지식과 실질적인 설계능력을 키울수 있었다.
처음 바람개비 설계에 대한 사전지식 없어 수많은 시행착오를 거쳤다.
하지만, 실험이 한 단계 한 단계 진행되면서 바람개비의 체공시간이 길어지고, 우리의 이론적인 지식과 설계능력이 향상됨을 느꼈다. 기초공학설계 과목에서 습득한 지식을 바탕으로 다른 설계에도 적용할수 있는 능력을 갖추게 되었다고 생각한다.
참고문헌
1. (http://blog.naver.com/chungjh59?Redirect=Log&logNo=140013432030)
2. (http://blog.naver.com/chungjh59?Redirect=Log&logNo=140013432030)
3. (저자 : 이수갑 최기영 장세명 책제목 : 헬리콥터공학
출판사 : 인터비젼 초판 P137∼139)
4.http://cafe.naver.com/paju77.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farti cleid=382
5. http://bog.naver.com/chungjh59?Redirect=Log&logNo=140013432030
6. (저자 : 이봉준,정홍철 책제목 : 그림으로 보는 항공우주학개론
출판사 : 경문사 초판 P.74∼79)
7. (저자 : 항공항공우주학회 책제목 : 항공우주학개론
출판사 : 항공항공우주학회 3판 P.130∼153)
8. http://kr.blog.yahoo.com/jjagida/1177151
9.http://blog.naver.com/hackerseo?Redirect=Log&logNo=40019054803

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기초공학설계,   바람개비,   바람개비 회전에,   날개,   실험