공학설계입문 20xx년 2학기 과제 - 메추리알 낙하산 만들기

소개글

공학설계입문 20xx년 2학기 과제 - 메추리알 낙하산 만들기에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 고객 기술문
Ⅱ. 개념설계
Ⅲ. 예비설계
Ⅳ. 상세설계
Ⅴ. 목표 달성 여부와 원인분석

본문내용

이와는 다르게 쉽게 찢어지거나
접히지 않는다. 즉 어느 정도 강한 외력에도 버틸 수 있다.
③우드락 : 가볍지만 외력에 의해 부러진다는 단점이 있다. 구부러지지 않기
때문에, 우드락을 차체로 사용했을시 차체를 디자인 할 때 제약이
생기게 된다.
<그림 1 물풍선> <그림 2 긴풍선> <그림 3 파티용 풍선>
2)솔라 셀의 각도
<그림 5 낚싯줄>
3)솔라 셀 연결 방법
①직렬 : 솔라 셀을 일자로 연결하는 방법, 제작이 간단하지만 병렬 연결에 비해
효율이 떨어짐
②병렬(8:2) : 변형이 적고, 강도가 세며, 매우 가벼움으로 인해 풍선과 연결에
문제가 있음.
Ⅲ. 예비 설계
1. 속도, 내구성 비교
차체의 재질을 무엇으로 하였는지, 솔라 셀 연결방법을 달리하여 5m 를 달렸을때 걸린 시간을 합산하여 점수를 매긴다. 예를 들어 차체의 재질로 골판지를 사용하고 병렬로 연결했을 때가 제일 빠르고 내구성도 보장되므로 점수가 가장 높다. 90점 이상은 낙하 시 안정의 문제가 보이지 않는 경우이며, 70점~85점 이하는 안정성의 문제가 드러내는 경우이다. 예를 들어 기구에 실을 연결하는 데에 테이프로 붙여놓은 실이 빠진다는 등 문제점을 보였다. 최하점수는 60점 이하로는 낙하 시 올바른 비행이 불가능할 정도로 불안정한 상태를 말한다. <표 2 참조>
<표 2 : 풍선과 실의 종류에 따른 낙하기구와 메추리알의 안정성 비교>
설정한 공학인자들 중 실의 길이만 바꾸어 낙하산을 만든 후 실험하여 낙하시간에 대해 점수를 매겼다. 낙하시간의 경우 6초 이상일 경우를 100점으로 하며, 0.5초씩 시간이 감소할 때마다 5점씩 감소한다. 이후에 나오는 점수는 많은 실험 과정을 통해 가장 평균적인 점수를 적어놓은 것이다. <표 3 참조>
<표 3: 풍선의 종류와 실 종류와 길이에 따른 시공시간 비교>
2.내구성 그래프
<그래프 1>은 내구성 그래프로써 풍선모양과 실의 종류에 따른 점수를 나타낸 것이다. 털실과 낚시 줄의 내구성 차이가 모든 부분에서 10점씩 차이가 나므로 이것의 평균값을 구해서 그래프로 나타내었다. 그래프를 보면 각 공학 인자마다 결과가 다양하게 나옴을 알 수 있다.
3.낙하시간 그래프
<그래프 2>는 풍선의 종류와 실의 종류와 길이에 따른 낙하 시간을 측정한 그래프이다. 실험 결과 줄의 종류가 낚싯줄이냐 털실이냐에 차이에 따라 낙하시간의 정도가 큰 영향을 받지 않았기 때문에, 이 그래프에서는 실의 종류를 고려하지 않았다. 이 그래프를 보면 비닐-퀼트형을 제외하고 재질마다 뚜렷한 우열관계를 형성하고 있음을 알 수 있다. 또한 인자를 변화시킬 때마다 그래프의 양상이 변화하므로, 캐노피의 모양과 재질이 낙하산의 정확성에 큰 영향을 미치는 인자임을 알 수 있다.
위의 안정성과 낙하시간 그래프를 비교해 보면 풍선과 실의 종류, 길이가 어느 정도 상관관계가 있음을 알 수 있다. 여기서 상위 그룹을 추려내어 낙하산을 만드는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 따라서 내구성과 정확도에서 모두 우수한 성적을 낸 (안정성 90점, 낙하시간 95점) ‘파티용 풍선+털실+털실15cm’의 모델이 선택되었다.
Ⅳ. 상세 설계
1. 태양광 자동차 만들기 과정
1) 재질 결정
아크릴, 골판지, 우드락 세 가지를 놓고 비교하여 차체의 재질을 어떤 것으로
할 것인가를 결정한다. 무게도 가볍고 내구성도 보장되는 골판지를 사용하기로
결정
2) 차체 디자인
솔라 셀 키트 종이상자(골판지 재질)를 차체로 쓰기로 결정. 크기는 크지만, 재질 자체가 가벼워 차량 무게면 에서 크게 문제가 되지 않았고 큰 차체 덕에 셀 판의
기울기를 조절하는데 있어 여러 가지 시도를 해 볼 수 있었다. 다만 저항을 많이 받을 수 있다는 것과 무게중심을 잡기 힘들다는 단점이 있음
3) 솔라 셀 직렬 연결 & 병렬 연결
같은 수의 솔라 셀을 사용하고 연결 방식만 달리했을 때 속도 면에서 차이가
있는지 확인한다. 비교실험 결과 직렬로 연결했을 때 보단 병렬로 연결했을 때
속도는 더 빨랐고 2개 8개로 나누어 병렬연결을 해 보고 4개 6개로 나누어 병렬 연결을 해 보았으나 큰 차이점을 발견하지 못하여 셀 판을 제작하기 쉬운 4개
6개로 나누기로 결정함
4) 셀 판의 기울임 여부
태양의 위치에 따라 셀 판을 적절하게 기울이는 것은 차량 속도에 큰 영향을 준
다는 사실을 발견하여 우드락과 시침핀을 이용하여 셀 판의 기울임 각도를 쉽게
조정할 수 있도록 하였다. 대회 당일날 태양의 위치에 따라 셀 판을 적절하게 기 울일 수 있었음.
5) 문제점 분석 & 보완
Ⅴ.목표 달성 여부와 원인 분석
1. 목표 달성 여부 및 평가
여러 가지 시도를 해본 결과 골판지 - 병렬연결 - 셀 판을 기울이는 것이 가장 좋은 결과를 얻는다는 것을 확인했다. 골판지는 어느 정도 내구성도 보장되고 여러번의 실험을 통해 병렬로 연결하는 것이 더 빠르다는 사실을 확인. 셀 판의 기울임 정도에 따라 차량의 속도에 차이가 있다는 것 도 쉽게 발견할 수 있었음. 그 결과 내구성 면에서는 아주 만족스러운 결과를 얻었다고 평가 하였고 대회에서 4등 이란 성적을 거둠
2. 문제의 원인 분석
-직진성 : 차량이 아주 조금 왼쪽으로 기운다는 것을 확인할 수 있었다. 주어진
솔라 셀 키트에 포함된 차체 판을 사용하지 않고 직접 차체를 만들었기 때문에 바퀴 축 구멍의 위치에 조금 문제가 있었다고 판단된다. 이미 너무 여러 번의 시도 끝에 최종 모델을 선택한 우리 조는 이러한 직전성의 문제를 미처 해결하지 못한 채 대회에 참가하게 됨
-내구성 : 차체의 내구성에는 큰 문제가 발견되지 않았다. 차체의 제질도 좋고 시침핀으로 고정을 한 덕분에 강한 바람에도 잘 견디는 모습을 확인하였다. 그러나 셀 판,솔라 셀의 경우 파손 위험이 아주 높았다. 그 때문에 셀 판 제작 시 솔라 셀 2 개가 부러졌다. 그리고 몇 번 실험을 한 후 셀 판을 확인해보니 그을린 자국이 솔라 셀에 남아있는 것도 확인 할 수 있었다. 이것이 차량의 성능에 악 영향을 미쳤을 것이라 판단했다. 질이 고무풍선이기 때문에 표면에 접착제를 사용할 수 없다는 점, 테이프를 떼어냈
Ⅵ. 대회결과
Ⅶ. 조원 활동 보고서

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