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[유체실험]수리 실험 레이놀즈수측정

수리학 실험레이놀즈 수 측정2005. 09. 241. 실험목적이상 유체가 아닌, 실제 유체의 유동은 점성에 의하여 생기는 현상으로 매우 복잡한 형태의 운동이다. 관수로 내의 흐름을 레이놀즈의 원실험에서처럼 색소주입으로 층류와 난류로 구분하여 식별함과 동시에 층류와 난류의 경계선이 되는 한계흐름(critical flow)에 해당하는 한계유속과 한계 레이놀즈 수(critical Reynolds number)에 대해 생각해보자.2. 실험장치양측벽이 아크릴로 된 실험탱크와 아크릴 실험관로, 착색액주입장치, 월류관, 유출관 및 급수관으로 구성.급수밸브는 실험탱크 내에 물을 공급하며 탱크 내의 수위가 일정치에 도달하면 월류관을 통해 방류되도록 되어있다.유출관에 달려 있는 유량조절밸브는 실험관로 내의 유속 또는 유량을 조절하기 위한 것이며 관의 둘레에 있는 작은 구멍을 통해 물을 공급하며 와류를 감세시키기 위해 정류용 스크린이 설치되어 있다.실험탱크의 선단부에는 착색액 주입 장치가 주사침을 통해 실험관로로 착색액을 주입시켜 흐름 상태를 관찰할 수 있도록 되어 있다.실험관로를 통해 흐르는 유량은 유출구에서 그릇으로 일정시간 동안 받아 무게를 측정하여 결정하는 중량측량법을 사용할 수도 있고 체적을 알고 있는 용기 등에 의한 체적측정법을 사용할 수도 잇다.3. 이론▶ 점성유체의 점성은 유체의 물리적 성질 중에서 가장 중요한 것 중의 하나로 유체의 유동 특성을 지배하는 요소로서 유체 분자간 또는 유체분자와 고체경계면 사이에서와 같이 서로 인접하여 상대운동을 하는 유체층 사이에 마찰력을 유발하는 성질을 말하며 이는 유체 분자의 응집력 및 유체 분자간의 상호작용으로 생긴다.-다음과 같이 전단응력과 속도경사 dV/dy 간의 비례상수를 점성계수(viscosity)라고 하며 점성계수가 일정하면 뉴튼(Newton) 유체라고 하고, 그렇지 않고 변하면 비뉴튼 유체라고 한다.보통 실무에서는 점성계수 대신에 다음 동점성계수(kinematic viscosity)를 사용하는 경우가 많다.▶ Reynolds 수 : 1883년에 영국 맨체스터 대학교수인 레이놀즈씨에 의하여 창안된 수로서 유체의 입자가 서로 층을 이루면서 선적으로 미끄러지는 층류와 서로의 유체입자가 불규칙운동을 하면서 상호간에 격렬한 운동을 일으키는 난류를 구분하는 무차원수이다.레이놀즈는 유리관을 통해 흐르는 물 속에 색소를 주입하여 색소의 이동을 관찰함으로써 2개의 상이한 흐름형이 존재함을 알수 있다.? 유리관을 흐르는 유량이 비교적 작을 때에는 염료수는 선명한 선을 그리면서 관축에 평행하게 흐르는 것을 관찰할 수 있다. 이러한 유동의 정의로부터 층류(層流, Laminar Flow)유동이라는 것을 알 수 있다. (물의 입자가 흐트러지지 않고 일직선의 층을 형성하여 흐름)? 밸브를 열어 유량을 증대시켜 유속을 크게하면 어느 속도 부근에서 염료수의 사선은 진동을 일으키고, 순간 순간 끊겼다 이어졌다하는 불안정 유동이 일어난다. 이 불안정한 유동은 층류로부터 난류로 천이 하는 유동이므로 천이유동(Transition Flow)이라 한다.? 다시 유량을 증가시키면 관입구로부터 약간 들어온 곳에서 염료수의 사선은 파괴되며, 하류는 관 단면 전체에 염료수가 확산된다. 이 불규칙한 유동을 난류(亂流, turbulence)라 정의하였다.(물의 입자가 상하전후 흐트러져서 흐르는 흐름)여러 가지 직경의 관과 수온하에 유속을 변이 시켜 가면서 실험한 자료의 분속에서 층류와 난류를 구별하는 기준으로 레이놀즈 수를 결정했다.여기서은무차원량인 레이놀즈수이고는 유체의 밀도, V는 평균유속, D는 관의 직경,는 수온에 따라 변하는 유체의 점성계수이다.흐름상태가 층류와 난류의 경계에 다다를 경우 흐름의 유속을 한계유속이라 부르며 이에 상응하는 레이놀즈 수를 한계 레이놀즈 수라 한다. 한계 레이놀즈 수는 다시 상한계 레이놀즈수와 하한계 레이놀즈 수로 나누어진다.한계 레이놀즈? 상한계 레이놀즈 수 : 층류상태로부터 유속을 서서히 증가시켜 난류상태로 변화시킬 때의 한계유속? 하한계 레이놀즈 수 : 난류상태로부터 유속을 감소시켜 층류상태로 변화시킬 때의 한계유속? 레이놀즈에 의하면 층류의 상한은 12000~14000으로 알려져 있으나 이 한계 레이놀즈 수는 유체의 초기정체 정도와 관입구의 모양 및 관의 조도 등에 따라 크게 달라질 수 있으며 실질적인 상한계 레이놀즈 수는 2700~4000정도로 알려져 있다.? 하한계 레이놀즈로 정의되는 난류의 하한은 고학적 문제해결의 입장에서 볼 때 상한치보다 중요하며 하한계 레이놀즈 수보다 낮은 흐름의 경우에는 난류성분은 유체의 점성에 의해 모두 소멸된다. 지금까지의 여러 실험결과에 의하면 관수로에서의 하한계 레이놀즈 수는 약 2000으로 알려져 있다.즉, 흐름의 레이놀즈 수가 2000보다 작으면 흐름을 층류이고, 2000~4000사이면 층류와 난류가 공존하는 이른바 불안정 층류(천이영역의 흐름)이며, 4000이상인 흐름은 난류이다.? 레이놀즈 공식을 기술하고, 실험시 필요한 식으로 변형 (단위기술)

공학/기술| 2006.09.22| 4페이지| 1,000원| 조회(616)

레이놀즈수, 층류, 난류, 수리학실험

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수리 실험 [예비]수리실험대

수리실험 예비 보고서수리실험대반 - 조제 출 일학 과학 번이 름수리학 실험수리실험대 2005. 11. 071. 실험목적삼각웨어와 사각웨어상의 수위(h)와 유량(Q)간의 관계를 알아보고 웨어의 수두만으로 하천이나 개수로의 유량을 알고 실험 장치를 통해 실제 유량과 이론식에 의한 유량을 비교함으로써 유량계수(Cofficient of discharge)를 알아본다.그림 1. 수리실험대2. 실험장치그림 2「수리실험대, 초시계, 삼각웨어, 사각웨어, 후크게이지」수리실험대(Hydraulic bench) : 간단한 소형 수리 실험장치에 연결시켜 필요한 유체계측을 할 수 있도록 만들어지는 실험 보조장치.그림2의 소형원심펌프(P)는 실험대의 아랫부분에 위치한 저수조(S)로부터 물을 양수하여 실험대의 급수용 밸브(V)로 물을 공급하며, 급수밸브를 조절하여 실험대 위에 놓이는 실험장치에 물이 공급된다. 실험대 아래에는 유량측정탱크(W)가 있고 실험대 위의 실험 장치를 통과한 물은 깔때기 모양의 배수공(F)을 가지는 배수관 (D)을 통해 유량측정탱크로 모이게 된다.유량 측정탱크는 저울보의 한쪽 부분에 견지되어 있고 저울보의 다른 쪽 끝단에는 유량측정탱크의 자중과 약간의 물의 무게와 평형을 이룰 수 있는 추걸이가 달려있다. 유량측정탱크의 하단부에는 배수용 밸브(B)가 있어 이를 개방함으로써 탱크의 물을 저수조로 비울 수 있게 되며 탱크에는 월류관(O)이 장치되어 있다.수리실험대의 상부판(bench top)은 실험대에 고정되어 있지 않아 언제든지 필요에 따라 분리시킬 수 있게 되어 있으며 상부판의 사방언저리는 턱이 져 있어 실험도중에 누출하는 물이 실험실 바닥으로 떨어지는 것을 방지하여 집수공을 통해 저수조로 회수하도록 되어 있다.3. 이론▶ 계량수조의 유량측정측정한 체적 V1, V2를 기록하여 계산한다.측정한 t와 체적 V1, V2로써 유량을 계산한다.Q =(/sec)여기서,Q : 측정유량(l/sec)t : 측정시간(sec)V1 : 초시계가 “0”초일때의 유량(l)V2 : 초시계로 시간을 측정했을때의 유량(l)▶ 개수로 내 흐름의 유량을 간접적으로 측정하기 위한 계기 중에 흔히 사용되는 것으로 각종 위어를 들 수 있다.위어는 수로상의 어떤 단면에 설치되는 일종의 장애물로 흐름에 배수효과를 일으키게 되며 그 위의 수두를 측정하여 유량을 계산하게 된다.위어(weir)일반적으로 수로를 횡단하여 설치한 장벽 위를 물이 월류할 때에 이 장벽을 웨어 (weir)라고 한다. 이 장벽의 정부(頂部)를 일부 따내어 그 부분으로 물이 넘어 흐를 때를 노취(notch)라고 하며 즉, 웨어의 작은 때를 말한다.웨어를 넘어 흐르는 물의 얇은 층을 수맥(-칼날형 둑을 월류하여 낙하하는 물의 흐름)이라고 하며 웨어의 하단을 광정() 이라고 부르고 이것은 대부분 예연으로 한다. 수로전폭이 웨어의 폭으로 될 때와 저수지의 때와 같이 웨어의 양측에 종으로 벽을 설치하여 폭을 좁히는 때가 있다. 웨어를 넘어 흐르는 수맥은 유량 , 수두 , 상류수심 및 하류의 수두 등에 의하여 여러가지 형상을 가진다. 월류수맥이 웨어의 하류벽면에 접촉하지 않고 흐르며 수맥의 표리양면이 동일기압으로 유지될 때 이 월류를 자유월류라고 한다.웨어에는 날카로운 것과 꼭대기가 넓은 것이 있다. 전자의 경우를 칼날형 웨, 후자를 광정 웨어라 한다. 칼날형 위어에는 월류부의형상에 따라 사각 웨어나 삼각 웨어 및 월류부의 수로 폭이 같은 전폭 웨어가 있다.내프에는 웨어에서 떨어져 낙하하는 완전내프와 웨어에 부착하여 흐르는 부착 내프가 있다.광정 웨어에는 같이 상류 측에서 상류, 하류 측에서 사류가 되고, 웨어 정상에서의 수심은 한계 수심이 된다.그림 3 웨어 그림 4 웨어의 단면도① 예연 웨어 (Sharp-crested weir)수로의 전폭에 걸쳐 수평하게 설치되며 위어의 상류단은 칼탈처럼 날카롭게 만든다. 위어 상, 하류의 실제흐름은 2차원적 흐름이며 상당한 에너지의 손실을 수반하므로 완전한 해석은 불가능하다. 따라서 흐름방향으로 흐름이 직선적인 1차원 흐름으로 가정하여 단면1과 2사이에 베르누이 방정식을 세우고 위어 위로 월류하는 유량을 표시하면(식 1-1)여기서, L은 위어의 폭을 표시한다. 대부분의 경우 위어의 높이 P는 위어상의 수두(H)보다 대단히 크며, 접근유속 V1은 거의 무시할 수 있을 정도로 작으므로 식3-1은 다음과 같이 간략해진다.(식 1-2)식 3-2는 1차원 흐름이라는 가정하에 얻어진 식이나 실제흐름은 상당한 에너지 손실을 수반하는 2차원 흐름이므로 위어 계수를 곱해서 사용하게 된다. 즉,(식 1-3)위어 계수는 흐름의 레이놀즈수, Wever수 및 P/H에 관계되며 이중 P/H가 결정적인 경우에 대하여 수립되어 있으나 실험실에서 실제로 검정하며의 값을 결정함이 좋다.② 구형 웨어 (Rectangular weir)전폭예연 위어의 양단을 축소시킨 것으로 양단축소로 인한 유량의 감소를 고려해야 한다.위어의 양단에서 각각 0.1H만큼 축소된 것으로 하여 (식1-3)에 의해 유량을 계산하게 된다.③ 광정 웨어 (Broad-crested weir)흐름방향 길이가 상당히 큰 것으로 개수로 내 한계흐름(critical flow)의 원리를 이용하여 유량을 측정하는 기기이며 유량은 다음 식으로 표시된다.(식 1-4)여기서,는 위어 계수로 위어의 형상과 유량의 크기 및 P/H 등에 의해 결정되며 L은 광정 위어의 길이이다.이상에서 소개된 위어의 유량공식은 다음과 같은 기본식의 형태로 표시할 수 있다.(식 1-5)수리실험실에서의 소규모 위어에 대해서는 유량(Q)과 수두(H)의 직접측정에 의해 계수 C를 검정하여 위어공식을 확정하는 것이 좋으며, 수두 H는 위어로부터 충분한 거리인 상류단면에서 측정하여 수면수축의 영향을 피할 수 있도록 해야한다.④ 삼각형 웨어(Triangular weir of V-notch)그림 5 삼각웨어삼각형위어는 측정하고자 하는 유량의 크기가 아주 작을 때 사용하는 것이다. 위어를 통해 흐르는 유량은 다음 식으로 표시 될 수 있다.(식 1-6)흔히 사용되는 삼각 위어로는1.0, 0.5 및 0.25에 각각 해당하는90°, 53° 8′, 28° 4′의 정점각을 이루며 Lenz의 실험결과에 의하면 90°-위어의 계수값은 수두가 0.16m 이상에서의 0.585로 거의 일정한 값을 가지는 것으로 밝혀져 있다.이상에서 소개한 각종 위어는 수리실험실에서 개수로 실험을 하고자 할 때, 개수로의 유량을 위어의 수두측정만으로 가능하게 하기 위해 주수로의 상류 접근수로부에 설치하게 된다. 수로폭이 크지 않을 경우에는 충분히 두꺼운 강판이나 청동판에 적절한 위어형태를 만들어 수로의 양측벽과 용접하여 사용하는 것이 보통이며 콘크리트 수로의 경우에는 콘크리트 타설시에 적절한 위치에 고정시키게 된다.▶ 삼각 및 사각웨어에 의한 유량측정삼각웨어 위로 월류하는 흐름의 한 유선을 따라 접근수로부의 점과 웨어 직상의 점에 있어서의 단위 무게의 물이 가지는 에너지의 방정식을 수립하면=위 식에서 마찰로 인한 에너지의 손실을 무시한 것이며 접근유속 (V1)은 거의 무시할 수 있고 웨어 단면에서의 압력(P2)은 대기압으로 간주할 수 있으므로Z1 = H =Z2따라서V2 ==사각웨어의 전폭를 통해 월류하는 유량의 크기는 미소면적를 통해 흐르는 미소유량를 웨어의 전단면적에 걸쳐 적분함으로써 얻어진다.

공학/기술| 2006.09.22| 7페이지| 1,000원| 조회(844)

유량, 삼각웨어, 수두, 수리실험대, 사각웨어

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[삼변측량,측량실습]삼변측량

일반측량학실습일반측량학실습--삼 변 측 량2005. 10. 121. 실습목적 :? 기준점측량의 하나인 삼변측량에 대해 이해한다? 측량순서, 방법(조정계산)을 익히고, 측량 중에 발생한 오차의 원인, 해결방안을 알아본다.? 측량결과를 캐드로 제도하고 측량성과에 대한 분석 및 고찰을 한다2. 실습내용 : 삼변측량- 사변형 삼변망을 이용한 삼변측량- 최소제곱법에 의하여 미지점의 좌표를 계산3. 실습대상 : 본관 앞 잔디밭4. 측량장비 : Totalstation, 프리즘①(EDM+데오도라이트) : 각과 변에 대해 동시 측정이 가능한 측량 장비전자식 세오돌라이트(electronic theodolite)와 광파측거기(EDM:electro-optical instruments)가 하나의 기기로 통합되어 있어 측정한 자료를 빠른 시간안에 처리하고, 결과를 출력하는 전자식 측거·측각기이다. 정확하고 재빠른 측정이 가능하며, 작고 가벼워 사용이 간편한 것이 특징이다.구조는 망원경의 상하 이동으로 생기는 연직각을 측정하는 연직각 검출부와 본체의 좌우 회전으로 생기는 수평각을 측정하는 수평각 검출부, 본체의 중심부에서 프리즘까지의 거리를 측정하는 거리 측정부, 본체의 수평을 측정하고 보정하는 틸팅 센서의 4가지 구조로 되어 있다.초기에는 수평거리와 고저차의 변환은 나중에 별도로 계산하는 방식이었으나 전자기술의 발달로 광파측거기에 계산 기능이 내장되고, 측각부가 전자화되는 등 점차 소형화·경량화되면서 지금의 모습을 갖추게 되었다. 토털스테이션의 종류로는 광파측거기에 측각 기능을 부가한 광파측거기 주체형과 광학식 세오돌라이트에 광파측거기를 부착한 광학식 세오돌라이트 주체형, 전자식 세오돌라이트에 광파측거기를 부착한 전자식 세오돌라이트 주체형이 있다.5. 실습순서 / 방법외업 ① 현장을 답사하고 삼변측량을 하기에 적합한 장소를 선택② 먼저 기선를 정한다. (원칙상 기선의 길이는 10km 이상이나 실습 시에는 20m 이상으로 한다.③ C와 D점을 차례로 정한다. (시야에 가리지 않도록 정함 실습이론▶ 삼변측량(三邊測量)삼각망에서 수평각 대신에 변의 길이를 관측하여 삼각점의 위치를 구하는 측량.전자파거리측정기의 출현에 따라 장거리의 직접측량이 쉽게 되어 실용화되었는데, 정밀도는 일등삼각측량에 필적한다. 결점은 관측량의 수에 비하여 조건의 수가 적은 것인데, 최근 한 점에서 복수의 변(邊)길이를 연속(준동시) 관측하여 이들 변길이의 비를 취함으로써 조건의 수를 많게 하고, 동시에 관측값에 대한 기상 보정의 애매함을 제거하는 시험을 하게 되었다.▶ 삼변측량망의 조정? 간이조정법 : 측정된 변을 사용하여 각을 계산하고, 이와 같이 계산된 각은 삼각측량에서 측정각을 조정하는 방법과 같은 방법으로 조정되어 각 삼각점의 좌표계산에 사용된다., 정밀을 요하지 않는 저등급의 측량에만 사용? 엄밀조정법 : 좌표변위에 의한 조정법과 같은 최소 제곱의 원리를 사용하여야 한다. 최소 제곱의 원리를 적용할 때의 가장 어려운 점은 각 변에 대한 중량의 계산이다.각 변에 대한 반복측정으로부터 얻어진 죠푼오차를 사용하지 않는 한 각 변의 중량은 모두 같은 것으로 하는 것이 좋다.▶ 엄밀조정법엄밀조정법은 최소제곡의 원리에 의한 조정을 말하여 조정방법은 관측방정식에 의한 방법과 조건방정식에 의한 방법으로 구분되며, 삼변망의 조정에서는 관측 방정식에 의한 조정방법이 가장 적한한 방법이다. 특히 삼변망에서의 측정값은 측정된 변의 길이로 강도가 높은 삼변망을 구성하기 위해서는 많은 잉여측점이 필요하기 때문에 충분히 많은 변에 대한 측정이 있어야 한다.이 방법을 간접측정에 의한 방법 또는 좌표변위에 의한 방법이라고도 불린다.≪관측방정식≫삼변망에서의 측정값은 측정된 변의 길이다. 앞에서 이미 지적한 것과 같이 강도가 높은 삼변망을 구성하기 위해서는 많은 잉여측점이 필요하기 때문에 충분히 많은 변에 대한 측정이 있어야 한다. 잉여측점을 가지고 있는 삼변망의 조정에서 가장 적합한 방법은 관측 방정식에 의한 조정방법으로 간접측정에 의한 방법 또는 좌표변위에 의한 방법이라고도 불린다.두점,의 화된 거리에 대한 관측 방정식이 된다.+=+++● 야장측선거리 (m)AB21.937AD30.258AC29.370BD45.992BC29.126DC27.767ABACADBCBDBA121.92829.36730.25629.12746.01121.947221.92829.36630.25729.12746.01221.947321.92829.36630.25729.12746.01221.946421.92729.36630.25629.12746.01221.946521.92729.36630.25629.12746.01121.946621.92729.36630.25729.12746.01121.946721.92729.36630.25729.12746.01121.946821.92829.36630.25729.12746.01121.946921.92829.36630.25729.12746.01121.9461021.92729.36630.25729.12746.01221.946평균21.927529.366130.256729.12746.011421.9462CBCACDDADBDC129.12629.37627.76530.2645.97327.777229.12629.37627.76530.2645.97427.777329.12629.37627.76530.2645.97427.777429.12529.37627.76530.2645.97327.766529.12529.37627.76630.2645.97327.766629.12529.37627.76630.2645.97327.766729.12529.37627.76530.2645.97427.766829.12529.37627.76530.2645.97427.766929.12529.37627.76530.2645.97427.7661029.12529.37627.76530.2645.97427.766평균29.125329.37627.765230.2645.973627.7693▶ 내각 계산제 2 법칙 (세개의 끼인 각 A, B, C와 마주 보는 변 a, b, c)??== 33° 35′16.25″?+== 1238° 33′59.96″-(a2)23° 38′ 44.53″(CB)158° 33′ 59.96″(BD)303° 35′ 16.24″+(a7)44° 2′ 53.79″-(a5)33° 35′16.25″(CA)202° 36′ 53.75″(BA)270°(AC)22° 36′ 53.75″+(a4)67° 23′ 6.25″(AB)90°△ABD에서의 방위각은 삼각망이 반시계방향 배열이므로,(AD) = (AB) -∠A , (BD) = (AD) - ∠B, (AB) = (BD) - ∠D△ABC에서의 방위각은 삼각망이 시계방향이므로,(BC) = (BA) - ∠B, (CA) = (CB) - ∠B, (AB) = (AC) - ∠A▶ 좌표계산측선측정된 거리방위각XY측점A-D30.258327° 14′ 0.77″1500000500000A1499983.624500025.444DB-D45.992303° 35′ 16.24″1500021.937500000B= 1500000 + 30.258*sin(327° 14′ 0.77″) = 1499983.624= 500000 + 30.258*cos(327° 14′ 0.77″) = 500025.4440측선측정된 거리방위각XY측점B-C29.126338° 33′59.96″1500000500000A1500011.294500027.113CC-A29.371202° 36′ 53.75″1500021.937500000B= 1500021.937 + 29.126*sin(338° 33′59.96″) = 1500011.294= 500000 + 29.126*cos(338° 33′59.96″) = 500027.113▶ 측선의 거리와 방위각30.258(AD)° =327° 14′ 3.42″29.371(AC)° =22° 36′ 51.53″45.992(BD)° =303° 35′ 18.55″29.127(BC)° =338° 34′ 4.41″27.720(DC)°86° 32′ 53.57″측선계산된 거리°초기 방위각 °AD30.25830.258327° 14′ 3.42″AC29.37129.37122° 36′ 51. 근사좌표에 더하면 최종적으로 조정된 C,D의 좌표를 얻을 수 있다.XYC1500011.294 + 0.022770005≒ 1500011.317500027.113 - 0.000529867≒ 500027.1125≒ 500027.112D1499983.624 - 0.01667905≒ 1499983.607500025.444 - 0.010055781≒ 500025.4339≒ 500025.434XYA1500000500000B1500021.937500000C1500011.317500027.112D1499983.607500025.4348. 오차문 제 점해 결 방 안측량 위치선정에 있어서 지반이 견고하지 못한 잔디밭을 선정견고한 지반 (아스팔트 도로 등)을 선정하되 부득이한 경우 넓은 판을 받쳐서 흔들리지 않게 고정잔디밭에서 실습을 하다보니 측점이 나무에 가려 시준상 애로사항 발생최소 삼각점을 선정할 때 수칙을 잘 숙지하고 각 점이 서로 잘 보이는 곳으로 삼각점을 선정측표가 잔디밭속으로 파뭍혀서 찾는데 애로사항 발생멀리서도 눈에 잘 띌 수 있는 물체를 사용하여 측표를 설치(뒤에 흰종이를 갖다댔음)구심과 정준의 부정확의 오차측점을 이동하여 구심과 정준을 재조정할 때 보다 끈기있고, 신중한 측정자의 노력이 필요내업시 계산실수로 인해 오차발생정확히 계산을 하여 틀리지 않도록 주의한다.수평거리를 측정하지 않고경사거리를 측정함경사거리가 아닌 수평거리를 측정해야한다.9. 고찰(문제점/해결방안)1학기때부터 많은 기준점 측량을 했다.트래버스, 삼각측량, 이번엔 삼변측량을 했다. 트래버스는 모든 거리와 각을 쟀다. 하지만 삼각측량에서는 최소한의 거리(기선)과 삼각점사이의 각도만을 쟀다.이번에는 삼각점사이의 거리만을 재는 삼변측량이었다.장비로는 토탈스테이션이었다. 정준과 구심을 맞추는 등의 기본 방법은 데오도라이트와 같았다. 이 장비는 데오도라이트보다 더 정밀한 기계였다. 정준과 구심이 맞춰지지 않으면 전원이 켜지지 않아서 데오도라이트때 눈짐작으로 구심과 정준을 맞춰서 나오는 오차를 조금 줄일 같다.

공학/기술| 2006.03.05| 11페이지| 1,000원| 조회(1,496)

측량실습, 삼변측량, 삼각점, 토탈스테이션, 관측방정식

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[측량학,측량실습]삼각측량

일반측량학실습--1. 실습목적 :? 삼각측량의 이론과 방법을 이해하고 익힌다. (트래버스, 삼변측량과의 차이점 파악)? 삼각망의 조정계산방법을 이해하고 실제로 측정데이터를 조정계산(간이조정법)한다? 측량결과를 제도하고 측량성과에 대한 분석 및 고찰을 한다.2. 실습내용 : 사변형망을 이용한 삼각측량측량 값을 간이조정법에 의해 조정3. 실습대상 : 본관 앞의 잔디밭 (기선의 길이 10m이상, 삼각점은 4점)4. 측량장비 : 디오덜라이트, 줄자, 못 4개5. 실습순서 / 방법① 현장을 답사하고 기선의 위치(10m이상), 삼각점(4점)을 선정한다.② 삼각점을 설치할 위치가 확정되면 삼각점의 위치를 못으로 표시한다.③ 각 측점을 디오덜라이트를 이용하여 삼각측량으로 측정해나간다.A점에 장비를 설치하고 ∠BAC와 ∠CAD를 측정하고 야장에 기입한다.각의 측량은 반복법을 사용하여 측량한다.장비를 B, C, D에 위치하도록 하고 위와 같이 각을 측정한다.④ 측정한 데이터를 바탕으로 사변형망의 조정(간이조정법)을 이용하여 조정계산을 한다.⑤ 측량결과를 캐드나 제도를 한다. (알맞은 크그로 축척을 정한다.)⑥ 측량성과에 대한 분석과 오차에 대해 생각해본다.-삼각측량-2005. 09. 216. 실습이론▶ 삼각측량(三角測量)먼저 측량지역을 적절한 크기의 삼각형 모양의 망으로 만들고 삼각형의 꼭지점에서 내각과 한 변의 길이를 정밀하게 측정하여 나머지 변의 길이는 삼각함수에 의해 계산하여 각점의 위치를 결정한다.▶ 각 측정할 때 몇 가지 주의사항? 디오덜라이트 또는 측표의 중심을 삼각점의 중심과 정확히 연직선 위에 있도록 한다.? 시표는 디오덜라이트의 십자 종선으로 정확히 2등분될 수 있어야 한다.? 기게는 햇빛이나 진동이 없는 곳에 설치하여야 한다.? 고정밀 삼각 측량에서는 콘크리트 등으로 제작된 받침대 위에 기계를 설치한다.▶ 삼각망의 조정계산에서 반드시 만족해야할 기하학적 조건측점조건어느 한 측점 주위에 형성된 모든 각의 합은 반드시 360°이어야 한다.각조건다각형(삼각형 포함)의 내각의 합은 180°(n-2)이어야 한다.변조건한 개 이상의 독립된 다른 경로에 따라 계산된 삼각형의 어느 한 변의 길이는 그 계산 경로에 관계없이 항상 일정하여야 한다.축척과위치조건어느 기지점의 좌표가 다른 기지점의 좌표로부터 순차적으로 계산되었을 때 계산에 의하여 얻어진 좌표는 주어진 좌표와 같아야 한다.방위각조건어느 기지변의 방위각은 다른 기지변의 방위각으로부터 순차적으로 계산되었을 때 계산에 의하여 얻어진 방위각은 주어진 기지변의 방위각과 같아야 한다.▶ 삼각망의 종류①단열삼각망목이 좁고 거리가 먼 지역에 적합(하천, 노선, 터널)거리에 비해 관측수가 적다-->측량신속, 경비저렴, 정확도 저②유심다각망방대한 지역에 적합(농지측량)동일측정수에 비해 포함면적이 적다.정확도 중간③사변형망조건식수가 많다-->최고정확도조정복잡, 포함면적 적다-->시간비용과다.▶ 삼각측량의 순서①계획,조사 ->전체계획(정확도, 경비), 세부계획(도상계획), 준비사항점검(기지점성과, 점의 기록), 관공서 연락②답사, 선정 ->현지답사, 삼각점 선점(기지점 최소 3-5점), 기선 설정③표지의 설치 ->영구표지(국가기준점), 일시표지(말뚝), 가설표지(표기나 말뚝)-(측량작업 동안)④관측->각관측, 기선관측, 천문관측, 높이 관측⑤계산->관측값 조정, 삼각망 계산, 좌표계산, 표고계산, 경위도 계산⑥정리->삼각 및 수준성과표 계산▶ 조사 및 선점? 답사-기지점 현황, 시통여부판단, 벌목여부, 도로교통상황, 재료구입, 운반? 답사, 선점시 고려사항(삼각점)① 신설 삼각점->가능한 고른 밀도, 측점수 적게, 변장은 길게, 3점이상 기지삼각점과 연결되는 위치② 삼각형 내각->이상적 60°(정삼각형). 가능한 25°-130°, 고정확 요구시 40°-100°③ 상호시준이 용이, 고저차 작도록④ 시준성-건물이나 지표가까이(1m이상) 지나지 않도록(대기굴절 고려)⑤ 발견이 쉽고, 지반 견고, 보존성 양호한 지역⑥ 후속작업에 유효한 곳-(항공사진측량, 다각측량, 지형측량)⑦ 벌채량이 많이 요하는 곳은 피할 것▶ 조건식의 수삼각망을 조정하고자 할 때 이 망으로부터 구성할 수 있는 조건식(측점 조건, 다각조건, 변 조건)의 수를 아는 것은 매우 중요하다. 이들은 다음과 같은 방법에 의하여 계산할 수 있다.S삼각망에 포함된 변의 총수S ′변의 한쪽 끝에서만 측각이 이루어진 변의 수P삼각점의 총수P ′측각이 이루어지지 않은 삼각점의 수측점 주위의 모든 각이 측정된 측점의 수? 각방정식의 수= (S - S ′) - (P - P ′) ++ 1여기서, 측점 방정식의 수는 주변의 모든 각이 측정된 측점,의 수와 같다.? 변방정식의 수= S - 2+ 3? 조건식의 총수▶ 사변형의 조정그림 사변형? 조건식의 수변의 총수 S = 6변의 한 쪽 끝에서만 각이 측정된 변의 수 S ′ = 0삼각점의 총수 P = 4각이 측정되지 않은 삼각점의 수 P ′ = 0한 측점 주위의 모든 각이 측정된 측점수(중심 측점의 수)= 0따라서, 각 방정식= (S - S ′) - (P - P ′) ++ 1 = 3변 방정식= S - 2+ 3 = 1조건 방정식의 총수= 4이는 사변형 조정에서는 각 방정식 3개, 변 방정식 1개, 총 4개의 독립된 조건 방정식이 필요함을 알 수 있다.? 각 방정식그림2 와 같은 사변형에서 변AB를 기지변이라 하고 각 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8을 실측각이라 하면 다음과 같은 7개의 각 방정식이 생긴다. 즉1+2+3+4 = 180 ˚5+6+7+8 = 180 ˚3+4+5+6 = 180 ˚1+2+7+8 = 180 ˚1+2+3+4+5+6+7+8 = 360 ˚1+2 = 5+63+4 = 7+8그런데 이 7개의 방정식은 서로 상관되어 있으므로 그중 독립된 3개의 조건식만 성립되면 나머지 4개의 조건식은 자연히 성립된다. 따라서 사변형 조정에 필요한 각 방정식의 수는 3개가 된다. 사변형 조정에 필요한 조건식 3개는 서로 독립된 조건식이면 어느 것을 사용하여도 무방하나 보편적으로 다음 3개의 독립된 조건식을 많이 사용한다.1+2+3+4+5+6+7+8 = 360 ˚1+2 = 5+63+4 = 7+8실측각에는 항상 오차가 되함되어 있으므로 일정량을 보정하여 주어야 한다.지금 각 각(角)에 대한 보정량을 v1, v2, ..., v8이라고 하면(1+v1)+(2+v2)+(3+v3)+ ... + (8+v8) = 360 ˚(1+v1)+(2+v2) = (5+v5)+(6+v6)(3+v3)+(4+v4) = (7+v7)+(8+v8)또는(1+v1)+(2+v2)+(3+v3)+ ... + (8+v8) =(1+v1)+(2+v2) - (5+v5)+(6+v6) =(3+v3)+(4+v4) - (7+v7)+(8+v8) =? 변 방정식()? 조정계산※ 엄밀조정법 / 간이조정법간 이 조 정 법엄 밀 조 정 법? 기하학적 조건을 순서에 따라 독립적으로 택하여 계산하며 일차적으로 조정된 각은 다른 조건들을 조성하는데 사용? 계산이 간편하고 상당한 정밀도 기대가능? 최소제곱법에 의한 방법? 모든 기하학적인 조건을 동시에 만족되도록 조정? 계산이 복잡하고 많은 노력이 필요? 고정밀 삼각측량▶ 간이조정법간이조정법에서는 모든 측정이 같은 중량으로 이루어 졌다고 가정하여 조정량을 모든 각에 등분배하므로 등분배법(等分配法)이라 부르기도 한다.간이조정에서는 먼저 각 조건식에 의한 조정을 실시하고 조정된 각을 사용하여 변조건식에 의한 조정을 실시한다. 각 조건에 의한 조정은 다각형의 폐합차를 구하고 이들을 각의 수로 나누어 보정량을 구하고 이를 각 각에 배분한다. 이때 작은 쪽의 각에는 더해주고 큰 쪽의 각에서는 빼 주는 방법으로 배분한다.? 계산순서① 먼저 측정각을 사용하여 각 폐합차 C1을 구하고 C1/8씩 각각에 배분한다.② ①에서 조정된 각을 사용하여 C2, C3를 계산하고 이들의 1/4씩을 각각에 배분한다. 배분방법이 (1+2), (5+6) 또는 (3+4), (7+8) 중에서 작은 쪽의 각에는 더해주고 큰 쪽의 각에서는 빼 주는 방법으로 한다.③ 다음에는 ①, ②에서 조정된 각을 사용하여 C4 및를 계산한다.즉,,이들을 사용하여 조정량″를 계산한다.″″배분방법은 S0의 분자, 분모를 비교하여 큰 쪽의 각에서는″만큼 빼 주고 작은 쪽의 각에는″만큼 더해준다.● 야장각망원경위치-삼각측량-2005. 09. 21관측방향반복횟수˚′″①000DL4465955R465950RL465949R465938평균값465948②000DL437544R37627RL37618R37514평균값37555.75③000DL4494722R494540RL49457R49465평균값49463.5④000DL446820R46842RL4688R46820평균값46822.5⑤000DL4485527R485458RL48550R48552평균값48556.75⑥000DL4351253R351242RL351232R351210평균값351234.25⑦000DL4321520R32159RL321442R321456평균값32151.75⑧000DL4633816R633833RL633827R633813평균값633822.25.360114.75>>조정1조정2조정3

공학/기술| 2006.03.05| 10페이지| 1,000원| 조회(1,672)

측량학, 측량, 삼각측량, 측량실습, 삼각망

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[측량실습] 트래버스측량

일반측량학실습--2005.06.10 금요일트래버스측량1.실습목적 : 트래버스측량의 방법과 이론을 숙지하여, 폐합트래버스를 측정한다.측정한 데이터를 바탕으로 야장을 만들고 내업을 한다.측량 중 발생한 문제점/해결방안을 모색한다2.실습내용 : 트래버스측량3.실습대상 : 본관 앞 정문주변4.측량장비 : 데오도라이트, 폴대2개, 야장 줄자(50m)5.실습순서 / 방법① 본관앞과 정문사이에 4개이상의 측점을 설치하여 측정하기에 적합한 장소를 설정하고, 시작점에 데오도라이트를 설치한다.② 기준점을 잡고 데오도라이트를 구심과 정준을 확인한다. (측점을 옮길때마다 주의깊게 구심과 정준을 확인한다.)③ 각의 측정은 내각을 측정한다.④ 각 측정 후에 측점 사이의 거리를 줄자를 사용하여 정확하게 측변의 거리를 측정한다.⑤ 위의 방법을 적용하여 4개 이상의 측점으로 이루어진 폐합트래버스를 측정한다.⑥ 측정된 내각의 합과 기하학적인 조건을 야외에서 검토하여 측량성과에 대한 문제점을 파악한다.6.실습이론■트래버스측량의 특징㉠ 삼각점이 멀리 배치되어 있어 좁은 지역의 세부측량의 기준이 되는 점을 추가 설치 할 경우 에 적합하다.㉡ 복잡한 시가지나 지형의 기복이 심하여 기준이 어려운 지역의 측량에 적합하다.㉢ 선로(도로, 수로, 철도)㉣ 거리와 각을 관측하여 도식해법에 의하여 모든 점의 위치 결정에 편리하다.㉤ 삼각측량과 같은 높은 정도를 요하지 않는 골조측량에 응용된다.■폐합트래버스㉠ 개방 트래버스 : 임의의 한 점에서 출발하여 아무런 관계나 조건이 없는 다른 점에서 끝나는 트래버스이며 하천이나 노선의 기준점을 정하는데 사용㉡ 폐합 트래버스 : 소규모의 지역에 적합한 방법이며 임의의 한 점에서 출발하여 최수에 다시 사작점에 폐합시키는 트래버스㉢ 결합 트래버스 : 어떤 기지점에서 출발하여 다른 기지점에 결합시키는 트래버스이며 정밀도가 가장 높은 트래버스.■측량 순서① 답 사 : 측량 지역을 직접 돌아보면서 측량 계획의 수립 및 최적의 측량 방법을 채택.② 선점 및 표지 설치 : 답사의 결 결과의 제도 : 관측 결과를 계산하여 오차를 조정하고 측점의 위치를 제도.■수평각 관측㉠ 교각법 : 서로 이웃하는 2개의 측선이 이루는 각(교각)을 관측해 나가는 방법.반복법을 사용하여 측각의 정밀도를 높일 수 있다.각 측점마다 독립하여 측각 할 수 있으므로 작업 순서에 영향을 받지 않는다.측각에 오차가 있더라도 다른 각에는 영향을 주지 않으며, 그 각만 재 측량하여 점검할 수 있다.㉡ 편각법 : 한 측선의 연장선과 그 다음 측선이 이루는 각(편각)을 관측해 나가는 방법으로 편각이측선의 연장선에 대하여 오른쪽에 있으면 (+) 편각, 왼쪽에 있으면 (-) 편각으로 한다.㉢ 방위각법 : 임의의 한 기준선(자북선 또는 진북선) 으로부터 시계방향으로 그 측선에 따르는각(방위각)을 측정하는 방법으로 반전법과 부전법이 있다.■폐합트래버스의 측각오차㉮ 외각 측정시 : 180°(n+2) - [a]㉯ 내각 측정시 : 180°(n-2) - [a]㉰ 편각 측정시 : 360° - [a]여기서 n : 트래버스의 변수■방위각의 계산방위각이란 자오선의 북을 로 하고 시계방향으로 그 측선에 이르는 각으로 360° 까지의 각도로 나타내며 360° 가 넘으면 360°를 빼(-) 준다.㉠ 교각 측정시㉮ 측량 진행방향의 우측 교각 측정시어느 측선의 방위각 = 하나앞 측선의 방위각 + 180 - 그 측점의 교각㉯ 측량 진행방향의 좌측 교각 측정시어느 측선의 방위각 = 하나앞 측선의 방위각 + 180 + 그 측점의 교각㉡ 편각 측정시 : 우편각을 (+), 좌편각을(-) 라 하면어느측선의 방위각 = 하나앞 측선의 방위각 ± 그 측점의 편각■위거 및 경거의 계산㉠ 위 거(L) : 일정한 NS 선에 대한 어떤 측선의 투영된 길이로 N → (+), S → (-) 이다.㉡ 경 거(D) : 일정한 EW 선에 대한 어떤 측선의 투영된 길이로 E → (+), W → (-) 이다.L = S cos 방위각D = S sin 방위각■폐합오차의 조정방위, 각, 거리 관측시 생긴 오차조정, 콤파스 법칙, 트랜시트 법칙㉠콤밀도가 거리 관측의 정밀도 보다 높을 때 폐합오차를 위거, 경거 크기에 비례하여 배분위거조정량경거조정량■좌표의 계산■면적 계산횡거 : 어떤 측선의 중점으로부터 기준선(남북자오선)에 내린 수선의 길이횡거2 = 배횡거㉠ 배횡거① 제 1측선 : 제 1측선의 경거길이② 임의의 측선 : (하나 앞 측선의 배횡거) + (하나 앞 측선의 경거) + (그 측선의 경거)㉡ 다각형의 면적x7. 야장측점관측각수정량수정각°′″°′″°′″1-29404430427.494910.42-39030300427.4903457.43-46053420427.460589.44-517326430427.41733110.45-112042050427.41204632.4합53*************00측선거리 (m)방위방위각1-279.10N60°30′30″E60°30′30″2-397.20S30°4′27.4″E149°55′32.6″3-455.48S88°57′23.2″W268 57 23.2″4-543.84N84°33′47.2″W275°26′12.8″5-146.70N25°19′49.6″E334°39′40.4″합322.32측선경거(E)위거(N)조정량(m)조정위거(m)조정경거(m)경거위거1-268.8538.940.38-0.0538.969.232-348.71-84.110.46-0.05-84.1649.173-4-55.47-1.010.27-0.03-1.04-55.204-5-43.644.150.21-0.024.13-43.435-1-19.9942.210.22-0.0342.17-19.77합-1.540.181.54-0.1800측선합경거(m)합위거(m)E좌표N좌표측점1-269.2338.9410010012-3118.445.26169.23138.923-463.246.3218.454.7434-519.7742.17163.253.7045-100119.7757.8351001001측선경거(m)위거(m)배횡거배면적(㎡)+-+-+-+-1-269.2338.969.232693.0472-349.1784.16187.6315790.9413-455.201.0은 180°(n-2) 이므로측각오차 = 180 ° (n-2) - [a]= 180 °(5-2) - 539° 37′ 43″ = 0° 22′ 17″수정량 = (0° 22′ 17″ / 5) = 0° 4′ 27.4″■방위각 = 하나 앞 측선의 방위각 + 180° ± (교각)1-2 = 60°30′30″2-3 = 60°30′30″ + 180° - 90°34′57.4″ = 149°55′32.6″3-4 = 149°55′32.6″ + 180° - 60°58′9.4″ = 268 57 23.2″4-5 = 268 57 23.2″ + 180° - 173°31′10.4″ = 275°26′12.8″5-1 = 275°26′12.8″ + 180° - 120°46′32.4″ = 334°39′40.4″■경거 : 동서축에 정사 투영된 투영 거리를 말한다.L = S sin 방위각■위거 : 어느 측선의 위거는 그 측선의 남북자오선방향의 성분, 즉 남북자오선축에 정사투영된 투영거리D = L cos 방위각■폐합오차 계산폐합오차 : E = 1.55폐합비 : R === 4.81 x■어느 측선의 위거(또는 경거의 보정량) =위거(또는 경거)의 폐합오차 X 그 측선의 길이 / 측선의 총 길이■어느 측선의 배횡거 = 하나 앞 측선의 배횡거 + 하나 앞 측선의 경거 + 그 측선의 경거(계산할때는 조정위거와 조정경거로 구함)■배면적 =x8.고찰(문제점/해결방안)1학기의 마지막 측량은 트래버스 측량이었다.트래버스 측량은 기준점 측량의 하나로어떤 한 점에서 차례로 측정하여 얻어지는 점을 연결하여 생기는 다각형의 각변 길이와 끼인각을 구함으로써 각 점의 위치를 구하는 측량이다. 보통 먼 거리를 내다보지 않고 측량이 가능해 도로중심선 측량 등에 많이 사용된다.트래버스측량을 할 장소는 본관 앞 정문쪽에 잔디밭을 둘러있는 도로다.처음 기준점을 잡고 구심과 정준을 맞춰서 데오도라이트를 세운다. 전시와 후시를 읽을 수 있게 도로의 양 옆으로 가서 폴대를 세운다. 두 폴대사이의 각을 재고, 폴대와 데오도라이트 사이의 거리를 잰다. 이트를 구심과 정준을 맞추고 또 다른 측점에 폴대를 세우고 사이각을 잰다.이렇게 측점 4개 이상을 두며 처음 기준점을 잡았던 곳으로 되돌아 오는 것이다.이때 처음 출발한 점으로 돌아오는 것을 폐합트래버스라 하고, 출발점과 관계없는 곳까지의 측정은 개방트래버스라 한다.한 측점에서 여러개의 각을 측량했던 각측량과는 달리 트래버스 측량은 측점을 옮길 때마다 데오도라이트도 옮긴다. 옮긴 측점에서 데오도라이트를 수평을 다시 맞추는 데 이때 정확히 수평을 맞추기가 쉽지 않다. 신중히 구심과 정준을 하였으나 어느 정도의 오차가 발생했을 것이다.눈의 위치와 망원경의 눈높이를 최대한 맞춰서 삼각대를 세워야 하며, 망원경을 통해 폴대를 볼 때 십자선 중앙에 정확히 폴대를 오게 해야한다.폴대를 들고 있는 사람은 똑바로 흔들리지 않게 들어야한다. 작은 움직임에도 정밀한 각을 잴 수 있는 데오도라이트에선 오차가 발생할 수 있기 때문이다.지금까지 데오도라이트를 이용해 여러번 측량을 했다. 처음에 데오도라이트를 접했을 때는 기계사용의 미숙함으로 더 많은 오차가 발생했을 수도 있었다. 하지만 여러번 기계의 사용으로 인해 기계의 다룸이 익숙해졌다폴대를 세울 때 더 좋은 위치에 놓을 수 있었으나 잔디밭과 나무들, 차량(차들이 지나다녀서 도로 중앙보다는 양끝에서 측점을 세웠다) 로 인해 더 좋은 측점에 놓지 못한 점이 아쉽다.1학기동안 거리, 수준, 각, 트래버스 4가지의 측량을 해봤다.아파트나 집을 지을 때 측량을 하던 사람들을 본 적이 있다. 그런 일들을 직접 해봄으로써 토목, 측량에 대한 이해가 더 쉬웠다.2학기에 할 측량은 지금까지 했던 측량보다 더 정밀한 측정과 기계의 사용의 어려움이 있을 것 같다. 응용측량학 수업을 듣기 전에 미리 예습을 해서 2학기측량에는 오차가 더 적게 나는 측량을 하고 싶다. 한 학기동안 수고해주신 교수님, 조교님께 감사드립니다.오차 / 문제점해결방안줄자의 기계적인 오차표준길이에 대한 보정온도에 대한 보정장력에 대한 보정처짐에 대한 보정처짐과 장력에 대한 보정

공학/기술| 2005.09.09| 7페이지| 1,000원| 조회(970)

측량학, 측량, 트래버스, 측량실습

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