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해양콘관입시험기 개발(III)

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Academic year: 2023

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해상에서 실시하는 토양조사는 육상조사보다 어려운 작업이지만 우리나라의 현실은 토양조사 장비가 없어 안전하고 정확한 검사를 하지 못하는 것이 현실이다. 우리나라에서 실시하는 해양토양조사는 해상에 작업장(바지선)을 설치하고 그에 대한 토양조사를 실시한다.

연차별 연구내용

추진실적

해외 관입 콘 시험기 현황 및 사양 비교 검토 ▪관입 콘 시험을 이용한 토양 조사 적용 방안 검토. 개발 중인 Ocean Cone Penetration Tester의 홍보용 애니메이션 제작.

기대효과

개발된 마린콘 관입시험기를 국내 실정에 맞게 적용하고 활용도를 극대화하기 위해서는 우리나라 해양지반의 특성, 수심, 파랑조건, 가용선박 또는 선박의 가용 여부 등을 검토하여 합리적인 사양을 결정하는 것이 필요하다. 전년도 보고서에 포함되어 있으므로 간략하게 요약합니다.

국내 연근해 지반 분포 특성

자료 조사 및 선행 연구 결과를 바탕으로 테스터의 사양을 다음과 같이 결정하였다. 전체 콘 정렬부, 콘 디커플링부 및 관통구가 삼각형 지지대 내부에 위치하도록 설계하였고, 콘 디커플링부 및 관통구를 중심으로 생산하였다.

표  2.2.1  해양  콘관입시험기  개발  안  비교
표 2.2.1 해양 콘관입시험기 개발 안 비교

콘 정렬부의 설계

100mm 길이의 단단한 막대가 디자인에 겹치는 것을 방지하거나 필요 이상의 공간으로 인해 정렬이 흐트러지는 것을 방지하기 위해 내부 드럼 휠 구조는 드럼 내부에서 회전하고 외부 드럼은 고정되도록 설계되었습니다. 바퀴를 강제로 회전시키면서 회전수에 따라 수평이동을 하여 관통이나 후퇴시 위치가 변하지 않도록 하여 관통시 철봉 사이의 간격이 일정한 속도로 관통기에 들어가도록 한다. 오버슬립으로 공회전이 가능하도록 설계되었습니다. 또한 강성봉의 너트부분은 관통시 길이가 줄어들기 때문에 내부 드럼휠의 끝단에 단차를 주어 강성봉을 관통하지 않고 신호케이블만 정렬되도록 설계하여 엉키지 않도록 잘 정렬해서 보관하세요.

그림  3.2.2  콘  정렬부  작동  원리
그림 3.2.2 콘 정렬부 작동 원리

콘 보조정렬부의 설계

바 입구 표면(하강 시 자체 무게로 하강하는 데 도움이 되고 상승 시 하부 구조에서 분리하는 데 도움이 됨). 로드 강제 클램핑 부분(상승 또는 하강 시 위 또는 아래로 미끄러지는 로드를 신속하게 다음 단계로 보냅니다).

그림  3.2.4  강성  롯드  진행  방향
그림 3.2.4 강성 롯드 진행 방향

콘 결속해제부의 설계

또한 보조조절부에서 낙하하는 강봉이 압축바퀴로 전달될 때까지 수직변형을 방지하도록 수직보조바퀴를 설정하고 차체의 수평회전력에 따른 동일한 힘이 전달될 수 있도록 구조를 설계하였다. 수직 회전력으로. 회전판에 세팅된 피니언기어와 크라운기어에 의해 동일한 힘을 가하여 수직홀딩휠에 전후방향으로 동력을 전달하였다. 회전 및 분해에 충분한 전류를 공급하기 위해 해제부에 3마력 펌프를 적용하였고, 전원의 제한 요소를 제거하기 위해 단상을 사용하였다.

그림  3.2.6  콘  결속․해제부
그림 3.2.6 콘 결속․해제부

관입장치의 설계

하강시 강성봉의 하향력을 충분히 발휘하기 위해서는 하향관통력의 힘만큼 강성봉을 압축할 필요가 있으며, 밀폐된 공간에서 약 200%의 안전성을 염두에 두고 설계하였다. 리지드 로드 하강 시 하강력을 충분히 발휘하기 위해 정격토크 1,185kgfm의 유압모터를 사용하였으며, 공간과 회전속도에 따라 감속기가 내장된 유압모터를 기본으로 설계하였으며, 200% 안전설계를 적용하였습니다.

그림  3.2.20  휠드라이브  무한괘도
그림 3.2.20 휠드라이브 무한괘도

주요 부품의 제작 도면 및 가공모습

전 장에서 설명한 바와 같이 미래 시제품의 약 200% 수준의 유압 추진 및 장비 규모(무게 및 두께)로 제작되었으나, 생산 장비 자체로는 장비 운용이 불가능하므로 부착하기로 하였다. 그리고 생산 설비를 사용하십시오. 따라서 표층은 지게차와 장비의 무게를 지탱할 수 있을 만큼 단단하여 적당한 장소를 찾기 어려웠지만, 검증 실험을 위한 지층은 약 100%의 반력으로 실험을 할 수 있을 정도로 부드러워야 했습니다. 2 .5 허용합니다. 톤, 제조 장비 자체의 무게.

그림  3.3.2  크라운기어
그림 3.3.2 크라운기어

사용 장비

실험지반

유압식 연속관입 장치 검증

상단의 로드베어링 휠은 내년 제작 예정이기 때문에 로드에 인위적으로 수직성을 부여하기 위해 그림과 같이 승무원이 천천히 로드를 인도했습니다. 생산된 총 80개의 봉에 해당하는 8m 봉은 자동으로 완벽하게 고정되었으며 GL-7m까지 콘 관입 시험을 수행하였다.

그림  4.2.11  10톤  유압모터  결합  작업
그림 4.2.11 10톤 유압모터 결합 작업

검증실험 결과

이 Probe cone bore test를 해양지반조사에 적용하기 위해서는 해저에 설치하기 위한 발진기를 개발해야 한다. 본 연구의 목적은 해양시험을 위한 내진탐사원뿔의 적용가능성을 규명하는데 있다.

그림  5.1.1  다운홀  탐사콘  탄성파  시험의  모식도
그림 5.1.1 다운홀 탐사콘 탄성파 시험의 모식도

인홀 시험(In Hole Test)

기계식 발진기와 수진기 현황 및 분석

이전의 기계식 발진기에서는 발진기를 활성화하기 위해 전선을 잡아당겼습니다. In-Hole Test Probe는 Oscillator와 Detector를 1m 간격으로 연결하고 케이싱의 영향을 배제하기 위해 케이싱을 설치하지 않는다.

그림  5.2.5  모터를  이용한  삼차  스프링식  발진기  분해도(좌),  세부도(우)
그림 5.2.5 모터를 이용한 삼차 스프링식 발진기 분해도(좌), 세부도(우)

압전소자형 발진기와 수진기 현황 및 분석

이 장치는 탐지 구멍에 밀접하게 연결된 다운홀 유닛(오실레이터 및 센서)과 다운홀 유닛을 작동시키는 지상 제어 장치로 구성됩니다. 와 "T" 사이의 경과 시간은 P파 검출 구멍 사이의 거리를 이동하는 데 걸리는 시간입니다.

그림  5.2.13  발진자의  조립과정       그림  5.2.14  제어  유닛
그림 5.2.13 발진자의 조립과정 그림 5.2.14 제어 유닛

벤더 엘리멘트를 이용한 센서

압전 액추에이터는 전기를 입력 에너지로 사용하여 변위 또는 발생력을 수행하는 전동 액추에이터입니다. 즉, 압전 액추에이터를 구성하는 압전 세라믹에 전압을 가하면 늘어나게 된다.

표  5.2.2  압전  엑츄에이터  특성의  이론값
표 5.2.2 압전 엑츄에이터 특성의 이론값

Bender Element의 제작

병렬 연결은 하나의 와이어를 내부 와셔에 연결하고 다른 와이어를 외부 세라믹 플레이트에 연결하기 때문에 직렬 연결보다 어렵습니다. 병렬연결은 전압을 인가하면 각각의 세라믹판이 독립적으로 움직이기 때문에 금속판과 세라믹판을 전도성 에폭시로 연결해야 합니다.

그림  5.3.2  제작된  벤더  엘리멘트
그림 5.3.2 제작된 벤더 엘리멘트

벤더 엘리멘트 시험

본 실험에서는 콘크리트 타설 후 응결시간별 P파와 S파의 속도 증가를 측정하기 위해 휨요소를 이용한 탄성파 실험을 이용하였다. 전단파 속도는 아래 방정식에서 구할 수 있습니다.

그림  5.3.7    P와  S파의  발생시  벤더  엘리멘트의  배치
그림 5.3.7 P와 S파의 발생시 벤더 엘리멘트의 배치

장착에 따른 문제점 및 해결방안

향후 연구방향

유압식 롯드 자동 관입장치

해양콘관입시험에 적합한 탄성파 탐사콘 개발

① N값 기준으로 볼 때 시험토의 상태는 어떠한가? ⑧ 한국의 연안 토양은 대부분 매우 연약하지 않습니까?

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표  2.2.2  전국  연안의  해성점토의  지지력
그림  3.2.2  콘  정렬부  작동  원리
그림  3.2.4  강성  롯드  진행  방향
그림  3.2.10  결속해제모터  작동  원리
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Referensi

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다양한 적분 방법 등을 강의 - 수학에 대한 기본원리를 이해할 수 있는 능력 - 수학의 논리적 사고를 통해 응용하는 힘과 과학적 사고를 할 수 있는 능력 - 자연현상, 사회현상 등의 문제를 인식하고 이를 수식화하고 논리적이고 창의적으로 해결하는 능력 수업실험․실습방법 교수는 교재의 내용을 강의식으로 전개하며, 학생들과