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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 서상호
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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자동 화물 운송시스템은 택배산업의 주된 운송수단인 트럭의 대안이 될 수 있다. 화물 운송시스템은 파이프라인과 캡슐로 구성되고 홴의 압력으로 화물이 적재된 캡슐을 파이프라인을 통하여 운송하는 새로운 운송 방법이다.
본 연구에서는 순환식 자동 화물 운송시스템(AFCPTS;Automated Freight in Capsule Pipeline Transportation System)의 모델 설계와 제작을 목적으로 하였다.
순환식 운송시스템을 위한 모델 설계는 기본적인 자료조사, 기본개념 구상, 구성설계 후 제작설계 순으로 연구 진행하였다. 순환식 운송시스템 모델 설계의 주요 사양은 파이프라인 직경 150mm, 회전반경은 1,075mm, 높이 1,000mm이며 11 kW 터보홴과 직경 120mm에 길이 313mm 캡슐로 설계하였다. 모델 제작과 조립 후 시운전을 통하여 순환식 운송시스템을 완성하였다.
시운전 시험을 통하여 순환식 운송시스템이 갖추어야 할 기능적인 작동 확인과 운전 성능 특성을 파악하였다. 파이프라인에 우회 기술을 도입하여 캡슐이 홴을 통하지 않고, 별도의 우회 관으로 이송 가능하게 하였다.
시운전 시험을 통하여 확인된 순환식 운송시스템의 성능 특성은 캡슐 속도는 1회전을 기준으로 1.4∼2.1m/s였다. 캡슐은 1.5kg의 최대 부하로 45° 각도에서 1m 등판능력을 가졌으며 동력소비는 인버터 표시 기준으로 0.33∼1.01kW 범위였다. 캡슐의 총부하는 2.7kg이며 시스템 1회전 운전시간은 6.04∼9.06초였다.
순환식 운송시스템의 성능 향상을 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 실험 내용은 캡슐에 가이드 링 부착 여부나 캡슐의 바퀴에 변화를 주어 캡슐의 성능을 개선하고자 하였다. 캡슐의 전·후단 양쪽에 두 개 가이드 링을 설치하여 캡슐의 화물운반 능력을 향상시켰고, 스프링이 강화된 바퀴를 설치하고 부분 절단된 가이드 링과 조합하여 캡슐의 화물운반 능력을 높일 수 있었다.
마지막으로 실험적 연구로 구할 수 없는 캡슐 주위의 유동패턴이나 캡슐에 작용하는 힘 등은 컴퓨터 시뮬레이션 방법으로 구하였다. 가이드 링 위치 변화에 가이드 링이 두 개인 캡슐은 압력 7,239∼4,667Pa, 속도 16.02∼24.10m/s로 나타났고 가이드 링이 설치되지 않는 경우는 6,849∼4,983Pa, 속도 35.47∼38.91m/s로 분석되어 실제 실험 결과와 유사한 결과를 얻었다. 바퀴 위치에 대한 이동패턴을 분석한 결과 캡슐 후단의 뒷바퀴가 재순환 영역 형성에 영향을 미치고 있어 향후 캡슐 뒷바퀴 부분에 개선이 필요한 것으로 파악되었다.
본 연구에서는 순환식 자동 화물 운송시스템(AFCPTS;Automated Freight in Capsule Pipeline Transportation System)의 모델 설계와 제작을 목적으로 하였다.
순환식 운송시스템을 위한 모델 설계는 기본적인 자료조사, 기본개념 구상, 구성설계 후 제작설계 순으로 연구 진행하였다. 순환식 운송시스템 모델 설계의 주요 사양은 파이프라인 직경 150mm, 회전반경은 1,075mm, 높이 1,000mm이며 11 kW 터보홴과 직경 120mm에 길이 313mm 캡슐로 설계하였다. 모델 제작과 조립 후 시운전을 통하여 순환식 운송시스템을 완성하였다.
시운전 시험을 통하여 순환식 운송시스템이 갖추어야 할 기능적인 작동 확인과 운전 성능 특성을 파악하였다. 파이프라인에 우회 기술을 도입하여 캡슐이 홴을 통하지 않고, 별도의 우회 관으로 이송 가능하게 하였다.
시운전 시험을 통하여 확인된 순환식 운송시스템의 성능 특성은 캡슐 속도는 1회전을 기준으로 1.4∼2.1m/s였다. 캡슐은 1.5kg의 최대 부하로 45° 각도에서 1m 등판능력을 가졌으며 동력소비는 인버터 표시 기준으로 0.33∼1.01kW 범위였다. 캡슐의 총부하는 2.7kg이며 시스템 1회전 운전시간은 6.04∼9.06초였다.
순환식 운송시스템의 성능 향상을 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 실험 내용은 캡슐에 가이드 링 부착 여부나 캡슐의 바퀴에 변화를 주어 캡슐의 성능을 개선하고자 하였다. 캡슐의 전·후단 양쪽에 두 개 가이드 링을 설치하여 캡슐의 화물운반 능력을 향상시켰고, 스프링이 강화된 바퀴를 설치하고 부분 절단된 가이드 링과 조합하여 캡슐의 화물운반 능력을 높일 수 있었다.
마지막으로 실험적 연구로 구할 수 없는 캡슐 주위의 유동패턴이나 캡슐에 작용하는 힘 등은 컴퓨터 시뮬레이션 방법으로 구하였다. 가이드 링 위치 변화에 가이드 링이 두 개인 캡슐은 압력 7,239∼4,667Pa, 속도 16.02∼24.10m/s로 나타났고 가이드 링이 설치되지 않는 경우는 6,849∼4,983Pa, 속도 35.47∼38.91m/s로 분석되어 실제 실험 결과와 유사한 결과를 얻었다. 바퀴 위치에 대한 이동패턴을 분석한 결과 캡슐 후단의 뒷바퀴가 재순환 영역 형성에 영향을 미치고 있어 향후 캡슐 뒷바퀴 부분에 개선이 필요한 것으로 파악되었다.
목차
용어 설명 iii그림 목차 iv표 목차 ⅶi국문초록 ixAbstract xi제 1 장 서론 11.1 연구 배경과 필요성 11.2 연구 목적과 내용 4제 2 장 운송시스템의 특성과 연구동향 52.1 운송시스템의 종류와 특성 72.2 국내·외 연구동향 9제 3 장 모델 설계 및 제작 253.1 모델 설계 253.2 모델 제작 49제 4 장 실험적 연구 634.1 시운전 시험 634.2 성능 개선 방안 724.3 모델 성능 특성과 적용성 87제 5 장 수치적 연구 935.1 컴퓨터 시뮬레이션 935.2 수치적 결과 및 검토 102제 6 장 요약 및 결론 111참고문헌 114
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