Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.2_2
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pp.285-291
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2023
In this paper, in order to secure the safety and productivity of pine cone harvest, modeling and structural analysis of the hammering system for pine cone harvest drone that can easily access pine cone of Pinus koraiensis and collide with them to harvest them was performed. It calculate the equivalent stress for the structure of the hammering system and the yield strength of the applied material by applying the shear force of the stalk at which the pine cone is separated from the branch, and it is to verify the safety of the structure and propose an optimal design through appropriate factor of safety and design change. The shear force of the stalk at which the pine cone was separated from the branch was 468 N, and was applied to both ends of the hammering system. The yield strength of SS400 steel used in the hammering system is 245 ㎫, and the design change and structural analysis were performed so that the Von Mises stress could be less than 122.5 ㎫ by applying the factor of safety of 2.0 or more. As a result of the structural analysis of the frist modeling, the Von Mises stress was 220.3 ㎫, the factor of safety was 1.12, and the stress was concentrated in the screw fastening holes. As a result of the design change of the screw fastening holes, the Von Mises stress was 169.4 ㎫, the factor of safety was 1.45, and the stress was concentrated on the side part. As a result of the design change by changing screw fastening holes and adding ribs, the Von Mises stress was 121.6 ㎫, and the factor of safety was 2.02. The safety of the hammering system was secured with an optimal design with little change in mass. There was no deformation or damage as a result of experimenting on pine cone harvest by manufacturing the hammering system with an optimal design.
We analyzed the manufacturing procedure, specifications, repair history, and details of celestial movements of the water-hammering type $Honsang$ (celestial globe). Results from our study on the remaining $Honsangs$ in China and Japan and on the reconstruction models in Korea were applied to our conceptual design of the water-hammering type $Honsang$. A $Honui$ (armillary sphere) and $Honsang$ using the water-hammering method were manufactured in $Joseon$ in 1435 (the 17th year of King $Sejong$). $Jang$$Yeong-Sil$ developed the $Honsang$ system based on the water-operation method of $Shui$$y{\ddot{u}}n$$i$$hsiang$$t'ai$ in China. Water-operation means driving water wheels using a water flow. The most important factor in this type of operation is the precision of the water clock and the control of the water wheel movement. The water-hammering type $Honsang$ in $Joseon$ probably adopted the $Cheonhyeong$ (天衡; oriental escapement device) system of $Shui$$y{\ddot{u}}n$$i$$hsiang$$t'ai$ in China and the overflow mechanism of $Jagyeongnu$ (striking clepsydra) in $Joseon$, etc. In addition to the $Cheonryun$ system, more gear instruments were needed to stage the rotation of the $Honsang$ globe and the sun's movement. In this study, the water-hammering mechanism is analyzed in the structure of a water clock, a water wheel, the $Cheonhyeong$ system, and the $Giryun$ system, as an organically working operation mechanism. We expect that this study will serve as an essential basis for studies on $Heumgyeonggaknu$, the water-operating astronomical clock, and other astronomical clocks in the middle and latter parts of the $Joseon$ dynasty.
When the pumps stopped in the operation by the power failure, the hydraulic transients take place in the sudden change of a velocity of pipe line. Each and every water hammer problem shows the critical stage to be greatly affected the facts of safety and reliability in case of power failure. The field tests of the water hammer executed at Cheong-Yang booster pump station having an air chamber. The effects were studied by both the practical experiments and the CFD(Computational Fluid Dynamics : Surge 2008). The result states that the system with water hammering protection equipment was much safer when power failure happens. The following data by a computational fluid dynamic analysis are to be shown below, securing the system stability and integrity. (1) With water hammering protection equipment. (1) Change of pressure : Up to $15.5\;kg/cm^2$ in contrary to estimating $16.88\;kg/cm^2$. (2) Change rate of water level : 52~33% in contrary to estimating 55~27%. (3) Note that the operational pressure of pump runs approx. 145 m, lowering 155 m of the regularity head of pump. (4) Note that the cycle of water hammering delays from 80 second to 100 second, together with easing the function of air value at the pneumatic lines. (2) Change of pressure without water hammering protection equipment : Approximate $22.86\;kg/cm^2$. The comprehensive result says that the computational fluid dynamics analysis would match well with the practical field-test. It was able to predict Max. or Min. water hammering time in a piping system. This study aims effectively to alleviate water hammering in a pipe line to be installed with air chamber at the pumping station and results in making the stability of pump system in the end.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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v.10
no.1
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pp.19-30
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2002
This paper addresses characteristics of compressible flow dynamics inside a pipe with an accumulator and an inlet orifice. It also presents a simple but stable numerical method associated with the accumulator-orifice calculation. In particular, a focus is given to developing a method of finding an optimum design of the accumulator-orifice system (i.e., the accumulator size and the throttle resistance) that gives the most effective dissipation of the water-hammering problem. It is found that there exists indeed an optimum set of parameter values for the most effective dissipation of the wave energy.
Lee, Chun Moo;Kim, Gyu Ha;Park, Sang Joon;Hwang, Gyu-Jin;Park, Sang-Shin
Tribology and Lubricants
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v.37
no.4
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pp.129-135
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2021
An air-bearing stage uses externally pressurized air as the lubricant between the stage and the rail. The supporting force generated by the supplied air makes the stage rise and move smoothly with extremely low friction. Mechanical contacts rarely happen, the bearing surfaces do not produce wear particles, and dust is not generated. It also has the advantage of having low energy loss and high precision. Because of its advantages, an air-bearing stage is used in several types of machines that require high precision. In this article, the effect of the pocket depth on the hammering phenomena of the air bearing is studied. An analysis program is developed to calculate the dynamic behavior of the stage by solving the Reynolds equation between the stage and the guideway and the equations of motion on the stage. The acceleration, constant movement, and deceleration are applied to the stage. The stage is modeled as a five-degree-of-freedom system. In the course of the dynamic behavior, the hammering phenomena occur under some special conditions. The deeper the pocket, the more unstable the behavior of the stage, and air hammering occurs when it exceeds a certain depth. In addition, the higher the supply pressure, the more unstable the behavior of the stage. However, hammering occurs even with a shallow pocket depth. Other conditions that affect the hammering phenomena are calculated and discussed.
The present study has been carried out to analyze the effect of steam hammering on the steam piping system including the final superheater, the high pressure turbine, check valve and the first reheater by sudden stoping of main stop valve in a power plant. For the present steam hammering analysis, the well known Flowmaster software has been used to model the steam piping system and the time dependent characteristics of pressure and steam mass flow rate has been conducted. Using the result of the unsteady pressure and steam mass flow rate, the forces acting on the elbows in the piping system has been derived. From the present analysis, it has been elucidated that the elbow just before the main stop valve and the elbow near the connection pipe between bypass pipe and check valve had the largest force among the elbows in the steam piping system. The structural safety diagnostics study on the elbow and the supporting structures of the steam piping system of a power plant will be conducted in the future by the present results of the forces acting on the elbow.
Background: The restriction of wrist motion results in limited hand function, and the evaluation of the range of wrist motion is related to the evaluation of wrist function. To analyze and compare the wrist motion during four selected tasks, we developed a new desktop motion analysis system using the motion controller for a home video game console. Methods: Eighteen healthy, right-handed subjects performed 15 trials of selective tasks (dart throwing, hammering, circumduction, and winding thread on a reel) with both wrists. The signals of light-emitting diode markers attached to the hand and forearm were detected by the optic receptor in the motion controller. We compared the results between both wrists and between motions with similar motion paths. Results: The parameters (range of motion, offset, coupling, and orientations of the oblique plane) for wrist motion were not significantly different between both wrists, except for radioulnar deviation for hammering and the orientation for thread winding. In each wrist, the ranges for hammering were larger than those for dart throwing. The offsets and the orientations of the oblique plane were not significantly different between circumduction and thread winding. Conclusions: The results for the parameters of dart throwing, hammering, and circumduction of our motion analysis system using the motion controller were considerably similar to those of the previous studies with three-dimensional reconstruction with computed tomography, electrogoniometer, and motion capture system. Therefore, our system may be a cost-effective and simple method for wrist motion analysis.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.4
no.1
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pp.57-64
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1992
A computer program was developed for the prediction of transient flow in a water supply system. where an air chamber is installed to reduce the water hammering. The governing equations based on a characteristic method are solved using a finite difference method. A design process of an air chamber is shown in the present paper considering the effects of the initial air volume and the discharge coefficients of the orifice on the total volume and over-all performance of the chamber.
Jo, Jong-Hyun;Lee, Young-Shin;Kim, Yeon-Whan;Jin, Hai Lan
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.9
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pp.1103-1108
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2012
A main steam pipe system is a branch pipe that connects a boiler with a turbine. Water hammering analysis is very important for limiting the damage caused to pipe systems by operation conditions. Water hammering created by an unsteady flow in pipeline systems can cause excessive change in pressure, vibration, and noise. The main steam pipe structure should be designed to safely maintain the pressure pulsation and several vibrations under operation environments. This study evaluated the structural integrity of a main steam pipe during suspended and normal operation by using the ASME fatigue life methodology and finite element analysis. In the analysis, water hammering was used for transient analysis. The calculated alternating stress and fatigue stress were compared with the applicable limits of ASME fatigue life. All the evaluation results satisfied the requirements of the ASME fatigue life.
Usual LEO satellite for earth observation use a blowdown hydrazine monopropellant propulsion system for attitude hold and orbit maintenance. For precision control, thruster valve has very short closing time, but this can cause water hammering and pressure surge. Since water hammering and pressure surge can cause damage of propulsion system and ununiform thrust, Thruster valve closing is one of the special concern during satellite propulsion system design. In this paper, an analysis for propellant feed system is conducted using the method of characteristics. The results represent water hammer effect is negligible even at the worst case and pressure surge can be decreased effectively with a trim orifice.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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