본 연구는 대추 수확기 개발을 위한 기초연구로써 수확시기의 대추의탈과력과 종말속도를 구명하기 위하여 대추열매, 잎 및 잎줄기의 물리적 특성과 역학적 특성을 조사 분석하였으며 그 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 1.수확시기의 대추열매의 평균 장경, 단경, 부피,무게 및 탈과력은 각각 32.02mm, 23.92mm, $10.0{\times}10^{-6}m^3$, 8.99g, 5.43N으로 나타났다. 2. 대추 열매의 무게가 증가함에 따라 열매의 탈과력은 증가하고, F/W는 감소하는 경향을 나타났다. 3. 대추 잎줄기의 평균 무게는 0.7g 이었고, 잎줄기에 매달린 잎수는 6.6개, 잎줄기 길이는122mm, 줄기부분 및 끝부분의 직경이 각각4.5m, 2.7mm 이었다. 4. 대추 잎의 평균 장 단경은 각각 5.7cm와 3.3cm, 잎면적은 $12.98cm^2$, 무게 및 탈리력은 각각 0.20g 및 4.39N으로 나타났다. 5. 수확시기 대추열매의 무게, 대추잎의 무게 및 대추잎줄기 길이와 종말속도의 상관관계는 매우 낮은 것으로 나타났으나, 대추잎의 면적이 증가하면서 종말속도는 다소 감소하는 결과를 나타났다.
본 연구는 대추 수확기 개발을 위한 기초연구로써 수확시기의 대추의탈과력과 종말속도를 구명하기 위하여 대추열매, 잎 및 잎줄기의 물리적 특성과 역학적 특성을 조사 분석하였으며 그 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 1.수확시기의 대추열매의 평균 장경, 단경, 부피,무게 및 탈과력은 각각 32.02mm, 23.92mm, $10.0{\times}10^{-6}m^3$, 8.99g, 5.43N으로 나타났다. 2. 대추 열매의 무게가 증가함에 따라 열매의 탈과력은 증가하고, F/W는 감소하는 경향을 나타났다. 3. 대추 잎줄기의 평균 무게는 0.7g 이었고, 잎줄기에 매달린 잎수는 6.6개, 잎줄기 길이는122mm, 줄기부분 및 끝부분의 직경이 각각4.5m, 2.7mm 이었다. 4. 대추 잎의 평균 장 단경은 각각 5.7cm와 3.3cm, 잎면적은 $12.98cm^2$, 무게 및 탈리력은 각각 0.20g 및 4.39N으로 나타났다. 5. 수확시기 대추열매의 무게, 대추잎의 무게 및 대추잎줄기 길이와 종말속도의 상관관계는 매우 낮은 것으로 나타났으나, 대추잎의 면적이 증가하면서 종말속도는 다소 감소하는 결과를 나타났다.
Physical and mechanical properties of fruits of jujube (Zizyphus jujuba Miller), leaves, secondary branches, and leafy stems were measured and analyzed. The physical dimensions of the fruits were measured and the detachment force of the fruit and leafy stems was measured. The detachment force of the...
Physical and mechanical properties of fruits of jujube (Zizyphus jujuba Miller), leaves, secondary branches, and leafy stems were measured and analyzed. The physical dimensions of the fruits were measured and the detachment force of the fruit and leafy stems was measured. The detachment force of the jujube fruits increased and the force-to-weight ratio of the jujube fruits decreased as the weight of the jujube fruit increased. The weight of the leafy stems, number of leaves attached to the leafy stems, length of the leafy stems, diameter of the stem side of the leafy stems, diameter of the leafy stem end was average of 0.7g, 6.6ea, 12.2cm, 4.5mm, and 2.7mm, respectively. The major and minor axis of the jujube leaves, area of leaves, weight of the leaves, and detachment force of the leaves was average of 5.7cm, 3.3cm, $12.98cm^2$, 0.20g, and 4.39N, respectively. The terminal velocity of the jujube fruits increased as the weight of the fruits increased. The terminal velocity of the leafy stems, however, did not show a relationship with the weight of the leafy stems and the number of leaves attached to the leafy stem. The terminal velocity, however, slightly increased as the length of the leafy stems increased.
Physical and mechanical properties of fruits of jujube (Zizyphus jujuba Miller), leaves, secondary branches, and leafy stems were measured and analyzed. The physical dimensions of the fruits were measured and the detachment force of the fruit and leafy stems was measured. The detachment force of the jujube fruits increased and the force-to-weight ratio of the jujube fruits decreased as the weight of the jujube fruit increased. The weight of the leafy stems, number of leaves attached to the leafy stems, length of the leafy stems, diameter of the stem side of the leafy stems, diameter of the leafy stem end was average of 0.7g, 6.6ea, 12.2cm, 4.5mm, and 2.7mm, respectively. The major and minor axis of the jujube leaves, area of leaves, weight of the leaves, and detachment force of the leaves was average of 5.7cm, 3.3cm, $12.98cm^2$, 0.20g, and 4.39N, respectively. The terminal velocity of the jujube fruits increased as the weight of the fruits increased. The terminal velocity of the leafy stems, however, did not show a relationship with the weight of the leafy stems and the number of leaves attached to the leafy stem. The terminal velocity, however, slightly increased as the length of the leafy stems increased.
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문제 정의
본 연구는 대추 수확기 개발을 위한 기초연구로써 수확시기의 대추의 탈과력과 종말속도를 구명하기 위하여 대추열매, 잎 및 잎줄기의 물리적 특성과 역학적 특성을 조사 · 분석하였으며 그 분석결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구는 대추수확기 개발을 위한 기초 연구로서 대추의 기계적 특성에 대해 조사 · 분석하였다. 대추 열매, 잎 및 잎줄기의 종말속도를 측정하고 대추열매의 물리 · 역학적 특성과 탈과력을 측정 · 분석하였다.
제안 방법
각 시료들을 실린더 내에 투입한 후 송풍기를 작동하여 내경이 100mm인 실린더의 상부에서 공기 중에 부유, 유동하도록 한 다음 점차적으로 송풍기의 속도를 감소시켜가면서 이들이 낙하하는 순간의 공기속도를 측정하였다. 공기속도의 측정은 실린더의 중간부분에 있는 직경 10mm의 구멍을 통하여 실린더 내부에 설치된 풍속측정기(model 37000-00, Cole-Parmer Instrument Company, USA)로 측정하였으며, 동일 시료를 3~5회 반복하여 실험을 실시하여 그 평균값을 기록하였다.
각 시료들을 실린더 내에 투입한 후 송풍기를 작동하여 내경이 100mm인 실린더의 상부에서 공기 중에 부유, 유동하도록 한 다음 점차적으로 송풍기의 속도를 감소시켜가면서 이들이 낙하하는 순간의 공기속도를 측정하였다. 공기속도의 측정은 실린더의 중간부분에 있는 직경 10mm의 구멍을 통하여 실린더 내부에 설치된 풍속측정기(model 37000-00, Cole-Parmer Instrument Company, USA)로 측정하였으며, 동일 시료를 3~5회 반복하여 실험을 실시하여 그 평균값을 기록하였다.
본 연구는 대추수확기 개발을 위한 기초 연구로서 대추의 기계적 특성에 대해 조사 · 분석하였다. 대추 열매, 잎 및 잎줄기의 종말속도를 측정하고 대추열매의 물리 · 역학적 특성과 탈과력을 측정 · 분석하였다.
대추 열매의 탈과력 측정은 만능재료시험기(model MECMESIN VersaTest)를 사용하여 찰과력을 측정하기 위해서 장치를 고정시켜 주는 스탠드, 잎줄기를 잡아주는 클램프, 과병을 고정시켜주는 지그, 인장 및 압축을 측정할 수 있는 force gauge system(model AFG 50N, Mechmesin LTD, England)을 이용하여 Fig. 1과 같이 탈과력 측정장치를 설계 · 제작 설치하였고, 클램프와 지그에 각각 과병과 대추가지를 고정시킨 후 force gauge를 일정 속도로 잡아 당겨 가지와 열매의 열결부분인 과병이 대추가지로부터 이탈할 때 force gauge에 계측된 최대 수치를 기록하였다. 과일의 탈과에 중요한 요인 중에 하나인 Force-to-weight ratio(F/W)는 각각의 시료의 탈과력을 특정하여 대추의 무게로 나누어 나타내었다.
대추 잎의 물리적 특성으로 잎의 탈리력과 면적, 무게 등을 조사 · 분석하였다. 대추 잎의 탈리력은 본 연구에서 설계 제작한 Fig.
대추 잎의 물리적 특성으로 잎의 탈리력과 면적, 무게 등을 조사 · 분석하였다. 대추 잎의 탈리력은 본 연구에서 설계 제작한 Fig. 1의 물성실험장치를 이용하여 현장에서 직접 측정하였으며, 대추 잎의 면적은 잎면적측정기(model LI-3100, LI-cor, USA)를 이용하여 측정하였고, 무게는 디지털 저울을 이용하여 측정하였다.
수확시기에 대추 열매의 장경 및 단경, 무게는 디지털 캘리퍼(model CD-20CP, Mitutoyo Crop, Japan)와 force gauge(model MECMESIN AFG 50N)를 이용하여 측정하였고, 부피는 메스 실린더를 이용하여 시료를 넣은 후 수위의 증가 눈금을 측정하여 측정하였다.
잎줄기의 물리적 특성은 잎줄기에 매달린 잎의 수는 육안으로, 잎줄기 길이와 잎줄기의 줄기부분 및 끝부분의 직경은 디지털 캘리퍼스로, 잎줄기 무게는 디지털 저울로 측정 · 분석하였다.
탈과장치를 사용하여 탈과된 대추를 선별할 때 수확된 대추와 함께 섞여있을 것으로 예상되는 제거할 물질인 대추잎과 잎줄기를 선별하고자 종말속도(terminal velocity)를 측정 분석하였으며, 종말속도를 측정하기 위한 종말속도 실험장치를 Fig. 2와 같이 설계 · 제작하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 대추열매 및 대추잎은 각각 30개 그리고 잎줄기는 21개이었다.
본 연구 수행에 사용한 시료는 충북 보은지역에서 재배되고 있는 홍은품종의 대추로써 수확적기에 있는 시료를 농장에서 무작위로 채취하여 현장에서 직접 또는 시료 채취 후 저온 저장 후 실험을 실시하였다.
39N으로 나타났다. 실험에 사용된 시료의 수는 30개이다.
성능/효과
1. 수확시기의 대추열매의 평균 장경, 단경, 부피, 무게 및 탈과력은 각각 32.02mm, 23.92mm, 10.0×10-6 m3, 8.99g, 5.43N으로 나타났다.
2. 대추 열매의 무게가 증가함에 따라 열매의 탈과력은 증가하고, F/W는 감소하는 경향을 나타났다.
3. 대추 잎줄기의 평균 무게는 0.7g 이었고, 잎줄기에 매달린 잎수는 6.6개, 잎줄기 길이는 122mm, 줄기부분 및 끝부분의 직경이 각각 4.5m, 2.7mm 이었다.
4. 대추 잎의 평균 장 · 단경은 각각 5.7cm와 3.3cm, 잎면적은 12.98cm2, 무게 및 탈리력은 각각 0.20g 및 4.39N으로 나타났다.
5. 수확시기 대추열매의 무게, 대추잎의 무게 및 대추잎줄기 길이와 종말속도의 상관관계는 매우 낮은 것으로 나타났으나, 대추잎의 면적이 증가하면서 종말속도는 다소 감소하는 결과를 나타났다.
7에서 대추잎의 면적이 증가하면서 종말속도가 약간씩 감소하는 경향을 나타냈다. 대추 잎줄기의 길이와 종말속도와의 상관관계는 없는 것으로 나타났으며, 이들의 평균 종말속도는 Fig. 8에서 1.81m/s로 나타났다.
0×10-6 m3로나타났다. 대추열매의 탈과력은 3.34∼9.34N 범위이었고, 평균은 5.43N으로 나타났으며, 무게에 대한 대추의 탈과력은 Fig. 3과 같이 대체로 대추 무게가 증가함에 따라 약간 증가하는 경향을 나타냈다.
대추의 종말속도는 Fig. 5와 같이 대추의 무게가 증가하면서 약간씩 감소하는 경향을 나타냈으나, 데이터가 산재해 있어 상관관계를 구명하기는 어려운 것으로 판단되었고, 대추의 종말속도 평균은 16.71m/s로 나타났다.
대추잎줄기 및 잎 시료 21개를 채취하여 실험한 결과는 Table 2와 같고 잎줄기 무게의 범위는 0.1~1.7g, 평균은 0.7g으로 나타났고, 잎수의 범위는 4~10개, 평균은 6.6개로 나타났고, 잎줄기 길이의 범위는 3.0~18.0cm, 평균은 12.2cm로 나타났으며, 잎줄기의 줄기부분 직경은 범위가 2.0~6.0mm이고 평균 4.5mm로 나타났고, 끝부분 직경 범위는 1.9~3.4mm으로 평균 2.7mm이었다.
또한, 대추잎의 무게에 따른 대추잎의 종말속도의 상관관계를 구명하기 어려웠고, 이들의 평균종말속도는 Fig. 6에서 1.07m/s로 나타났다.
수확적기의 30개의 대추열매 시료를 채취하여 실험한 결과 대추의 장경은 24.5∼38.4mm, 평균은 32.0mm로 이었고, 단경은 19.3∼27.8mm, 평균은 23.9mm로 나타났다. 한편, 대추의 무게는 표 1과 같이 그 범위가 5.
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