반응형 공부/기계 작동 원리45 Pantograph (팬터그래프) Pantograph는 전기 철도에서 전기를 동력으로 하는 철도 차량이 외부로부터 전력을 공급받기 위해서 사용하는 장치이다. 위 사진과 같이 지형적인 문제로 인해서 Overhead line (OHL)의 높이가 변하는 상황이 있기 때문에 높이 변화에 대응하면서 충분한 접촉을 유지하기 위해서는 팬터그래프가 사용되어야한다. 가장 단순한 형태의 팬터그래프는 위 사진과 같이 스프링을 끼운 봉 하나를 사용하는 것이다. 스프링은 탄성력에 의해서 collector의 높이가 계속 변할 수 있다. 하지만 이러한 형태는 수평적 방향의 지지가 없기 때문에 안정성이 떨어진다. 그러한 수평적 지지 문제를 해결하기 위해서 위 사진처럼 스프링을 옆면에 달고, collector를 기울이는 구조를 사용할 수 있다. 하지만 스프.. 2025. 4. 29. 자이로 X 자동차 (Gyro X Car) 자이로 X 자동차는 두 개의 바퀴 만으로 균형을 잡으며 가는 자동차를 말한다. 엔진은 뒷 부분에 위치하고 있고, 가솔린을 사용한다. 차량의 앞 부분에는 위 사진과 같은 자이로스코프가 위치하고 있고, 이를 통해서 균형을 잡는다. 자이로스코프는 중앙에 disc가 회전하고 있다면 위 사진과 같이 연필 위에 등에서 균형을 잡을 수 있다. 그러다가 disc의 회전이 점차 느려지면 흔들리다가 떨어지게 된다. 정교한 자이로스코프는 위 사진과 같이 여러 개의 gimbal을 가지는데, 프레임이 어떻게 회전을 해도 중앙의 disc는 처음의 방향을 유지한다. 자이로스코프에는 특이한 특성이 있는데, 회전하고 있는 자이로스코프에 토크를 가하면, 그로 인해서 위 사진처럼 회전 시키는 precision이라는 현상이 발.. 2025. 4. 29. Induction Motor (유도 모터) Induction Motor는 크게 Stator라는 멈춰 있는 부분과, Rotor라는 회전하는 부분으로 나누어져있다. Stator는 매우 얇은 쇠 판들을 적층해서 만드는데, 그 slot 사이로 세 개의 coil winding을 넣어서 만든다. 여기에 three-phase AC power input을 가한다. 해당 power input은 Rotating Magnetic Field (RMF)를 만들어내는데, 이를 통해서 rotor를 회전시킨다. RMF가 만들어지는 과정을 살펴보기 위해서 단순화 한 형태의 stator winidng을 살펴보자. 각 코일은 120도의 각도를 이루면서 위 사진과 같이 연결되어 있다. 이때 three-phase power가 가해지면 위 사진과 같이 자기장이 만들어진.. 2025. 4. 29. Door Handle (문 손잡이) 문 손잡이를 분해 했을 때, 위 사진에서 손잡이 내부의 것들을 덮고 있는 부품을 Rosette이라고 부른다. Rosette는 고정되어 있기 때문에 핸들이 움직여도 같이 회전하거나 움직이지 않는다. 위 사진에서 화살표로 표시되어 있는 부분에는 stiff metal wire로 되어 있는 스프링이 있다. 문 손잡이를 위나 아래로 움직였을 때, 이 스프링을 통해서 원래 자리로 돌아온다. 그리고 반대쪽 손잡이도 마찬가지로 움직인다. 위 사진과 같은 세 개의 metal bar 중에서 중앙에 있는 막대를 spindle이라고 하는데, 이를 통해서 손잡이를 움직일 때 반대쪽도 같이 움직이도록 만든다. 나머지 두 개의 막대는 fastener인데, rosette을 고정시키는 역할을 한다. 위 사진에 나오는 부분을 l.. 2025. 4. 28. Window Blind (블라인드) 위 사진처럼 블라인드에 있는 줄을 lift string이라고 부른다. 이 줄을 당기거나 풀어서 블라인드를 올리고 내린다. 그리고 위 사진과 같이 wand를 회전시켜서 slat이 돌아가도록 만들어준다. slat은 위 사진과 같은 support rung 위에 있다. 그리고 블라인드의 윗 부분은 위 사진과 같이 valance, valance clips, end stiffeners, headrail로 이루어져있다. 두 개의 lift string은 헤드레일의 아래에서 들어가서 위 사진들처럼 하나는 왼쪽에, 다른 하나는 오른쪽으로 slat에 있는 구멍을 통해서 내려와서 제일 아래에서는 묶여있다. 따라서 lift string을 한 번에 당기면 모든 slat이 위로 올라가게 되는 것이다. li.. 2025. 4. 28. Gyroscope (자이로스코프) 자이로스코프는 그 구성에 따라서 기준 축에 대한 전체 시스템의 방향 변화 정보를 알려주거나 그 전체 시스템의 각속도를 알려주는 두 가지 기능을 할 수 있다. 위 사진과 같이 회전 축이 있는 물체에 축에서 떨어진 위치에 힘을 가하면 시스템을 회전하게 만드는 토크가 축과 평행한 방향으로 발생한다. 거기에 시스템이 회전하고 있을 때, 회전축과 평행한 방향으로 표현되는 각운동량(angular moment)을 가진다. 각운동량은 관성 모멘트(moment of inertia)와 각속도(angular velocity)에 의해서 결정된다. 뉴턴 1법칙과 유사하게, 회전 시스템에 작용하는 외부 토크가 없다면 그 시스템은 일정한 각 운동량을 가진다. 또한, 시스템에 작용하는 토크는 각운동량의 변화량과 같으며, 이는.. 2025. 4. 28. Cryogenic Engine (극저온 로켓 엔진) 로켓은 작용 반작용 법칙에 의해서 날아가기 때문에 높은 출력을 얻기 위해서는 큰 질량을 빠른 속도로 내보내는 것이 중요하다. Liquid Rocket Engine이 그것을 가능하게 만드는 것으로, valve를 통해 fuel injection과 thrust를 컨트롤한다. 당연히 로켓은 oxidizer와 fuel을 내부에 갖고 있어야하는데, 이들을 합쳐서 propellant라고 부른다. 연료를 고를 때는 specific impulse가 중요한데, 가벼우면서도 높은 calorific value를 갖는 수소가 사용된다. 또한 수소는 엔진의 부품들을 녹슬게 하지도 않고 연소되었을 때도 유독한 가스가 발생하지 않으므로 매우 적절하다.* specific impulse: Amount of push rocke.. 2025. 4. 28. Rocket (로켓) 로켓이 움직이게 하기 위해서는 큰 질량을 빠른 속도로 내보내야한다. 그리고 뉴턴의 3법칙인 작용 반작용에 의해서 로켓이 날아가는 것이다. 이를 가능하게 하기 위해서 liquid fuel oxidzer mixture가 combustion chamber에서 연소된다. 여기서 combustion chamber는 fuel과 oxidzer가 효율적으로 잘 섞일 수 있도록 설계된다. 이렇게 만들어지는 빠른 속도의 jet는 위 사진과 같은 rocket nozzle을 통해서 분출된다. 이 nozzle에서 jet의 속도는 더욱 가속되고, 로켓의 thrust도 증가하게 된다. 이러한 형태의 nozzle을 converging-diverging nozzle이라고 하는데, 이러한 구조를 통해서 subsonic flow가 .. 2025. 4. 28. 이전 1 2 3 4 ··· 6 다음 반응형
