KR101944913B1 - Helium and power supplies apparatus for long-term operation of low-altitude remote explorers - Google Patents

Helium and power supplies apparatus for long-term operation of low-altitude remote explorers Download PDF

Info

Publication number
KR101944913B1
KR101944913B1 KR1020170127379A KR20170127379A KR101944913B1 KR 101944913 B1 KR101944913 B1 KR 101944913B1 KR 1020170127379 A KR1020170127379 A KR 1020170127379A KR 20170127379 A KR20170127379 A KR 20170127379A KR 101944913 B1 KR101944913 B1 KR 101944913B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
helium
tube
helium gas
flying object
weight
Prior art date
Application number
KR1020170127379A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조영헌
이종석
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR1020170127379A priority Critical patent/KR101944913B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101944913B1 publication Critical patent/KR101944913B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/022—Tethered aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/58—Arrangements or construction of gas-bags; Filling arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/66—Mooring attachments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F3/00—Ground installations specially adapted for captive aircraft
    • B64F3/02—Ground installations specially adapted for captive aircraft with means for supplying electricity to aircraft during flight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/30—Lighter-than-air aircraft, e.g. aerostatic aircraft
    • B64C2201/022—
    • B64C2201/101—
    • B64C2201/12—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

The present invention relates to a helium and power supply apparatus to operate a low-altitude remote explorer for a long time, and, more specifically, to a helium tube continuously supplying helium gas to a flying object therethrough to always maintain the constant amount of helium gas filled in the flying object and lifting a power line. The present invention provides a helium and power supply apparatus to operate a low-altitude remote explorer for a long time, which comprises: the flying object; the tube to anchor the flying object on the ground; and a helium gas supply apparatus supplying helium gas to the flying object through the tube and supplying the helium gas to the tube to fill the tube with the helium gas. Accordingly, the helium gas fills the flying object from the groove through the helium gas, such that the helium gas can always and constantly fill a balloon of the flying object without descending the flying object to the ground. The helium tube is formed in a crescent shape to be ascended by wind and thus an effect that the weight of the tube affects the flying object is able to be decreased. Moreover, power is supplied to an electronic device of the flying object from the ground through a power supply line, such that a battery is not installed in the flying object and thus the weight of the flying object can be reduced.

Description

저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치{HELIUM AND POWER SUPPLIES APPARATUS FOR LONG-TERM OPERATION OF LOW-ALTITUDE REMOTE EXPLORERS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a helium and power supply device for long-term operation of a low-altitude remote probe,

본 발명은 저고도원격탐사체에 대한 것으로서, 헬륨 튜브를 통해 비행체에 헬륨 가스를 지속적으로 공급하여 비행체에 충진된 헬륨 가스의 양을 항상 일정하게 유지하는 한편 전력선과 테드라인을 부양할 수 있는 헬륨튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a low-altitude remote probe, in which helium gas is continuously supplied to a flight body through a helium tube to maintain a constant amount of helium gas filled in the flight body, and a helium tube .

저고도원격탐사체(혹은 헬리카이트)는 풍선과 연을 결합한 형태의 헬륨 기구를 의미한다. 이러한 저고도원격탐사체는 공중으로 부상하여 해양 및 기상관측 등에 주로 이용된다. 또한, 저고도원격탐사체를 공중으로 부상시키기 위해서는 풍선에 헬륨 가스를 충진하게 된다.A low-altitude remote probe (or helicate) is a helium instrument that combines a balloon and a star. These low altitude remote sensing objects float in the air and are mainly used for marine and meteorological observations. In order to float the low-altitude remote probe in the air, the balloon is filled with helium gas.

하지만, 기존의 저고도원격탐사체는 풍선에 충진된 헬륨 가스가 시간이 지남에 따라 풍선 외부로 누출된다. 따라서, 풍선에 헬륨 가스를 재충진하기 위해서 저고도원격탐사체를 다시 지상으로 내려야하는 번거로움이 있다. 또한, 이로 인해, 헬륨 가스 재충전 시에는 저고도원격탐사체를 이용할 수 없는 문제가 있다.However, existing low-altitude remote sensing objects leak out of the balloon over time as helium gas filled in the balloon. Therefore, it is troublesome to lower the low-level remote probe to the ground to refill the balloon with the helium gas. Further, there is a problem that a low-level remote probe can not be used at the time of helium gas recharging.

대한민국등록특허공보 제10-1707114호(2017.02.09. 등록)Korean Registered Patent No. 10-1707114 (Registered on Feb. 28, 2017)

본 발명의 목적은 비행체를 지상으로 내려 헬륨 가스를 충진하지 않고도 항상 일정한 헬륨 가스가 충진되도록 하는 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치를 제공하는 것이다. 또한, 지상에서 테드로 연결된 고도원격탐사체의 테드라인을 헬륨튜브 내에 넣음으로 해서 이들 무게를 부력에 의하여 감소시킨다.It is an object of the present invention to provide a helium and a power supply device for long-term operation of a low-altitude remote exploration body that allows a constant amount of helium gas to be always filled without a helium gas being pumped down to a ground. In addition, by putting the Ted line of an elevation remote probe connected from the ground to Ted into a helium tube, these weights are reduced by buoyancy.

본 발명의 다른 목적은 저고도 원격탐사체에 운용되는 센서들의 전력을 지속적으로 공급하기 위하여 설치되는 전원공급라인의 무게를 헬륨튜브로 부양할 수 있는 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a low-altitude remote probe capable of supporting the weight of a power supply line installed to continuously supply power of sensors operated on a low-level remote probe, Device.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 비행체와, 상기 비행체를 지상에 계류시키는 튜브, 및 상기 튜브를 통해 비행체에 헬륨 가스를 공급하며 상기 튜브에 헬륨 가스가 충진되어 있도록 헬륨 가스를 상기 튜브에 공급하는 헬륨 가스 공급장치를 포함하는 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including a fuel cell, a fuel cell, and a fuel cell, Helium and power supply for long term operation of a low-altitude remote explorer including a supplying helium gas supply device.

상기 튜브는 길이방향과 교차되는 방향의 단면이 초승달 형상으로 바람을 받았을 때 부력을 키울수 있도록 하였다.The tube was designed so that buoyancy can be increased when the cross section in the direction crossing the longitudinal direction is winded by a crescent moon.

상기 튜브는 상기 헬륨 가스 공급장치로부터 상기 비행체에 헬륨 가스를 공급하는 중공의 헬륨 튜브와, 상기 헬륨 튜브에 내장되어 상기 비행체를 지상에 계류시키는 테더라인과 전원공급라인을 포함한다.The tube includes a hollow helium tube for supplying helium gas to the airplane from the helium gas supply device, and a tether line and a power supply line embedded in the helium tube for mooring the airplane to the ground.

이때, 상기 헬륨 튜브 내에 충진되는 헬륨 가스의 부피(

Figure 112017096010019-pat00001
)는,At this time, the volume of the helium gas filled in the helium tube
Figure 112017096010019-pat00001
),

Figure 112017096010019-pat00002
이고, 상기
Figure 112017096010019-pat00003
은 상기 테더라인의 무게에 의한 힘이며, 상기
Figure 112017096010019-pat00004
는 상기 헬륨 튜브의 무게에 의한 힘이고, 상기
Figure 112017096010019-pat00005
는 상기 헬륨 가스의 밀도이다.
Figure 112017096010019-pat00002
, And
Figure 112017096010019-pat00003
Is a force due to the weight of the tether line,
Figure 112017096010019-pat00004
Is a force due to the weight of the helium tube,
Figure 112017096010019-pat00005
Is the density of the helium gas.

또한, 본 발명은 상기 비행체에 구비되는 전자장치에 전원을 공급하는 전원공급라인과 테드라인을 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 전원공급라인은 상기 헬륨 튜브에 내장되며, 지상에 설치된 전원공급장치의 전원을 상기 전자장치에 공급한다.In addition, the present invention may further include a power supply line and a Ted line for supplying power to the electronic device provided in the air vehicle, wherein the power supply line is embedded in the helium tube, And supplies power of the apparatus to the electronic apparatus.

또한, 이와 같이 전원공급라인이 구비될 경우, 상기 헬륨 튜브 내에 충진되는 헬륨 가스의 부피(

Figure 112017096010019-pat00006
)는,Also, when the power supply line is provided, the volume of the helium gas filled in the helium tube
Figure 112017096010019-pat00006
),

Figure 112017096010019-pat00007
이고, 상기
Figure 112017096010019-pat00008
은 상기 테더라인의 무게에 의한 힘이며, 상기
Figure 112017096010019-pat00009
는 상기 헬륨 튜브의 무게에 의한 힘이고, 상기
Figure 112017096010019-pat00010
는 상기 전원공급라인의 무게에 의한 힘이며, 상기
Figure 112017096010019-pat00011
는 상기 헬륨 가스의 밀도이다.
Figure 112017096010019-pat00007
, And
Figure 112017096010019-pat00008
Is a force due to the weight of the tether line,
Figure 112017096010019-pat00009
Is a force due to the weight of the helium tube,
Figure 112017096010019-pat00010
Is a force due to the weight of the power supply line,
Figure 112017096010019-pat00011
Is the density of the helium gas.

본 발명은 헬륨 튜브를 통해 지상에서 비행체로 헬륨 가스를 충진시켜 비행체를 지상으로 하강시키지 않고도 비행체의 풍선에 헬륨 가스가 항상 일정하게 충진되도록 할 수 있다.In the present invention, helium gas can be filled from the ground to the air through the helium tube, so that the helium gas can always be constantly filled in the balloon of the air vehicle without lowering the air body to the ground.

본 발명은 헬륨 튜브를 초승달 형상으로 형성하여 바람에 의해 헬륨 튜브를 상승시켜 튜브의 무게가 비행체에 미치는 영향을 더욱 감소시킬 수 있다.The helium tube is formed in a crescent shape so that the helium tube can be raised by the wind to further reduce the influence of the weight of the tube on the flying body.

본 발명은 전원공급라인을 통해 지상으로부터 비행체의 전자장치에 전원을 공급함에 따라 비행체에 배터리를 구비하지 않으므로 비행체의 무게를 경량화할 수 있다.Since the present invention supplies power from the ground to the electronic device of the airplane through the power supply line, the airplane does not have a battery, so that the weight of the airplane can be reduced.

또한, 본 발명은 테드라인을 헬륨튜브안에 장착하여 전력 라인과 같이 이들을 부양하는 역할을 할 수 있다.In addition, the present invention can serve to lift the Ted lines into the helium tube to support them as power lines.

도 1은 본 발명에 따른 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 튜브의 개략 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 튜브의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 튜브의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜브의 단면도.1 is a conceptual diagram of a helium and power supply device for long-term operation of a low-altitude remote probe according to the present invention;
2 is a schematic side view of a tube according to the present invention.
3 is a perspective view of a tube according to the present invention.
4 is a cross-sectional view of a tube according to the present invention.
5 is a cross-sectional view of a tube according to another embodiment of the present invention;

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명에 따른 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치의 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a helium and power supply apparatus for long-term operation of a low-altitude remote probe according to the present invention.

본 발명에 따른 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 비행체(100)와, 비행체(100)에 헬륨을 공급하고 지상에 계류시키는 튜브(200), 및 튜브(200)를 통해 비행체(100)에 헬륨을 공급하는 헬륨 가스 공급장치(300)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the helium and power supply device for long-term operation of a low-altitude remote probe according to the present invention includes a flight body 100, a tube 200 for supplying helium to the air body 100, And a helium gas supply device 300 for supplying helium to the air vehicle 100 through the tube 200.

비행체(100)는 풍선(110)형 비행체(100)로서 풍선(110)과 연(120)이 결합된 형태이다. 또한, 풍선(110)은 부력을 극대화하기 위해 둥근 구의 형태가 아닌 타원형으로 제작되며, 연(120)은 2차원 평면의 형태가 아닌 3차원 오목한 형태로 형성된다. 이러한 연(120)의 형상에 의해서, 매우 강한 바람에도 운영이 가능하다. 물론, 본 발명은 연(120)이 생략되고 풍선(110)만 구비될 수도 있다. 또한, 비행체(100)의 풍선(110) 내에는 헬륨 가스가 충진된다.The air vehicle 100 is a balloon 110 type air vehicle 100 in which the balloon 110 and the tether 120 are coupled. In order to maximize buoyancy, the balloon 110 is formed into an elliptical shape instead of a round sphere. The balloon 120 is formed in a three-dimensional concave shape rather than a two-dimensional plane shape. Due to the shape of the flutes 120, it is possible to operate in very strong winds. Of course, the present invention may be such that only the balloon 110 is omitted. In addition, the balloon 110 of the air vehicle 100 is filled with helium gas.

도 2는 본 발명에 따른 튜브의 개략 측면도이다.Figure 2 is a schematic side view of a tube according to the invention.

튜브(200)는 비행체(100)와 헬륨 가스 공급장치(300)를 서로 연결하여 비행체(100)에 헬륨 가스를 공급함과 동시에 비행체(100)를 지상에 계류시킨다. 이를 위해서, 튜브(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 비행체(100)에 헬륨을 공급하는 헬륨 튜브(210)와, 비행체(100)를 지상에 계류하는 테더라인(220)을 포함한다.The tube 200 connects the air body 100 and the helium gas supply unit 300 to each other to supply helium gas to the air body 100 and simultaneously moor the air body 100 to the ground. 2, the tube 200 includes a helium tube 210 for supplying helium to the air body 100 and a tether line 220 for plying the air body 100 to the ground .

헬륨 튜브(210)는 지상으로부터 비행체(100)의 풍선(110)에 헬륨을 공급한다. 이를 위해서, 헬륨 튜브(210)는 중공의 형상이며 일단은 풍선(110)에 연결되고 타단은 헬륨 가스 공급장치(300)에 연결된다. 또한, 헬륨 튜브(210)를 통해 비행체(100)의 풍선(110)에 헬륨이 공급되므로 헬륨 튜브(210) 내에도 헬륨 가스가 충진되어 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 테더라인(220)의 무게와 헬륨 튜브(210)의 무게는 헬륨 튜브(210) 내에 공급된 헬륨의 부력에 의해 상쇄되어 비행체(100)의 부력으로는 비행체(100)에 탑재된 센서의 무게만을 부양하면 된다. 즉, 헬륨 튜브(210) 내에 충진된 헬륨의 부력은 테더라인(220) 무게에 의한 힘(

Figure 112017096010019-pat00012
)과 헬륨 튜브(210) 무게에 의한 힘(
Figure 112017096010019-pat00013
)을 상쇄해야 한다. 테더라인(220) 무게에 의한 힘(
Figure 112017096010019-pat00014
)은 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.The helium tube 210 supplies helium to the balloon 110 of the air vehicle 100 from above. To this end, the helium tube 210 has a hollow shape, one end connected to the balloon 110 and the other end connected to the helium gas supply device 300. In addition, since helium is supplied to the balloon 110 of the air vehicle 100 through the helium tube 210, the helium tube 210 is also filled with helium gas. 2, the weight of the tether line 220 and the weight of the helium tube 210 are canceled by the buoyancy of the helium supplied into the helium tube 210, Only the weight of the sensor mounted on the air vehicle 100 can be supported. That is, the buoyancy of the helium filled in the helium tube 210 is less than the force due to the weight of the terrain 220
Figure 112017096010019-pat00012
) And the force due to the weight of the helium tube 210 (
Figure 112017096010019-pat00013
). Tetherline (220) Force by weight (
Figure 112017096010019-pat00014
) Is expressed by the following equation (1).

Figure 112017096010019-pat00015
Figure 112017096010019-pat00015

Figure 112017096010019-pat00016
은 테더라인(220)의 무게이며,
Figure 112017096010019-pat00017
는 중력 가속도이다.
Figure 112017096010019-pat00016
Is the weight of the tape liner 220,
Figure 112017096010019-pat00017
Is the gravitational acceleration.

또한, 헬륨 튜브(210) 무게에 의한 힘(

Figure 112017096010019-pat00018
)은 아래의 수학식 2와 같이 표현된다.Also, the force due to the weight of the helium tube 210 (
Figure 112017096010019-pat00018
) Is expressed by the following equation (2).

Figure 112017096010019-pat00019
Figure 112017096010019-pat00019

Figure 112017096010019-pat00020
는 헬륨 튜브(210)의 무게이며,
Figure 112017096010019-pat00021
는 중력 가속도이다.
Figure 112017096010019-pat00020
Is the weight of the helium tube 210,
Figure 112017096010019-pat00021
Is the gravitational acceleration.

따라서, 테더라인(220) 무게에 의한 힘(

Figure 112017096010019-pat00022
)과 헬륨 튜브(210) 무게에 의한 힘(
Figure 112017096010019-pat00023
)은 아래의 수학식 3과 같이 헬륨 가스에 의한 부력(
Figure 112017096010019-pat00024
)과 동일한 것이 이상적이다.Thus, the force due to the weight of the tire (220)
Figure 112017096010019-pat00022
) And the force due to the weight of the helium tube 210 (
Figure 112017096010019-pat00023
) Is expressed by the following equation (3)
Figure 112017096010019-pat00024
) Is ideal.

Figure 112017096010019-pat00025
Figure 112017096010019-pat00025

여기서, 헬륨 튜브(210) 내의 헬륨 가스에 의한 부력(

Figure 112017096010019-pat00026
)은 아래의 수학식 4와 같이, 헬륨 가스의 부피와 헬륨 가스의 밀도 및 중력 가속도로 표현할 수 있다.Here, the buoyancy by the helium gas in the helium tube 210
Figure 112017096010019-pat00026
) Can be expressed by the volume of the helium gas, the density of the helium gas, and the gravitational acceleration, as shown in Equation (4) below.

Figure 112017096010019-pat00027
Figure 112017096010019-pat00027

수학식 4에서,

Figure 112017096010019-pat00028
는 헬륨의 부피이며,
Figure 112017096010019-pat00029
는 헬륨의 밀도,
Figure 112017096010019-pat00030
는 중력 가속도이다.In Equation (4)
Figure 112017096010019-pat00028
Is the volume of helium,
Figure 112017096010019-pat00029
Is the density of helium,
Figure 112017096010019-pat00030
Is the gravitational acceleration.

또한, 수학식 3과 수학식 4에 의해서 아래의 수학식 5가 도출된다.Further, the following equation (5) is derived by the equations (3) and (4).

Figure 112017096010019-pat00031
Figure 112017096010019-pat00031

여기서, 수학식 5를 헬륨 가스의 부피(

Figure 112017096010019-pat00032
)에 대해 정리하면, 헬륨 튜브(210) 내의 헬륨 가스에 의한 부력(
Figure 112017096010019-pat00033
)으로 테더라인(220)의 무게에 의한 힘(
Figure 112017096010019-pat00034
)과 헬륨 튜브(210) 자체의 무게에 의한 힘(
Figure 112017096010019-pat00035
)을 상쇄하기 위한 헬륨 가스의 부피(
Figure 112017096010019-pat00036
)는 아래의 수학식 6과 같다.(5) is the volume of helium gas
Figure 112017096010019-pat00032
), Buoyancy by helium gas in the helium tube 210 (
Figure 112017096010019-pat00033
) And the force due to the weight of the tape liner 220
Figure 112017096010019-pat00034
) And the force due to the weight of the helium tube 210 itself
Figure 112017096010019-pat00035
) ≪ / RTI > of the helium gas
Figure 112017096010019-pat00036
) Is expressed by Equation (6) below.

Figure 112017096010019-pat00037
Figure 112017096010019-pat00037

수학식 4에서,

Figure 112017096010019-pat00038
은 테더라인(220)의 무게이며,
Figure 112017096010019-pat00039
는 헬륨 튜브(210)의 무게이다. 또한,
Figure 112017096010019-pat00040
는 헬륨의 밀도이다.In Equation (4)
Figure 112017096010019-pat00038
Is the weight of the tape liner 220,
Figure 112017096010019-pat00039
Is the weight of the helium tube 210. Also,
Figure 112017096010019-pat00040
Is the density of helium.

따라서, 본 발명은 테더라인(220)의 무게와 헬륨 튜브(210)의 무게 및 헬륨 가스의 밀도에 따라 헬륨 튜브(210)에 주입되는 헬륨 가스의 부피를 결정할 수 있다. 즉, 헬륨 튜브(210) 내 헬륨 가스가 주입되는 공간의 크기를 결정할 수 있다.Accordingly, the present invention can determine the volume of helium gas injected into the helium tube 210 according to the weight of the tether line 220, the weight of the helium tube 210, and the density of the helium gas. That is, the size of the space into which helium gas is injected in the helium tube 210 can be determined.

도 3은 본 발명에 따른 튜브의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 튜브의 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜브의 단면도이다.FIG. 3 is a perspective view of a tube according to the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of a tube according to the present invention. 5 is a cross-sectional view of a tube according to another embodiment of the present invention.

한편, 본 발명은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 헬륨 튜브(210)의 형상을 길이 방향과 교차하는 방향의 단면이 원형이나 타원형 외에, 초승달 형태일 수 있다. 이 경우, 헬륨 튜브(210)는 오목한 형상으로 인해 바람을 직접적으로 받아 부력을 발생시키는 부력 발생면이 형성된다. 또한, 이에 따라, 부력 발생면이 바람에 의해 밀려 헬륨 튜브(210) 자체에 부력을 발생시킴으로써, 헬륨 튜브(210)의 무게와 테더라인(220)의 무게의 영향을 더욱 감소시킬 수 있다. 더욱이, 헬륨 튜브(210)는 부력 발생면의 후면이 라운드 형상으로 형성되어 바람의 영향을 최소화할 수 있다.3 and 4, the shape of the helium tube 210 may be circular or elliptical in cross section in the direction crossing the longitudinal direction, and may be in the form of a crescent moon. In this case, due to the concave shape, the helium tube 210 is formed with a buoyancy generating surface that directly receives the wind and generates buoyancy. In this way, the buoyancy generating surface is pushed by the wind to generate buoyancy in the helium tube 210 itself, so that the influence of the weight of the helium tube 210 and the weight of the tether line 220 can be further reduced. Moreover, the helium tube 210 is formed in a round shape on the back surface of the buoyancy generating surface, so that the influence of the wind can be minimized.

하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 도 5에 도시된 바와 같이, 헬륨 튜브(210)의 단면은 부력 발생면 뿐만 아니라 부력 발생면의 후면도 오목한 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 헬륨 튜브(210)가 회전하더라도 양면이 모두 오목한 형상이므로 바람에 의해 부력이 발생될 수 있다. 또한, 헬륨 튜브(210) 양면 사이의 양측면은 각각이 볼록한 형상으로 형성하여 바람의 영향을 최소화한다. 더욱이, 본 발명의 헬륨 튜브(210)의 오목한 면에는 다수개의 서로 이격된 슬릿이 헬륨 튜브(210)의 길이 방향으로 형성되어 바람에 의해 더욱 강한 부력이 발생되도록 할 수 있다.However, the present invention is not limited thereto. As shown in FIG. 5, the cross section of the helium tube 210 may be formed in a concave shape as well as a buoyancy generating surface as well as a back surface of the buoyancy generating surface. In this case, even if the helium tube 210 rotates, buoyancy may be generated by the wind because the both surfaces are both concave. Further, both side surfaces between the both surfaces of the helium tube 210 are formed in a convex shape to minimize the influence of the wind. In addition, a plurality of slits spaced apart from each other in the longitudinal direction of the helium tube 210 may be formed on the concave surface of the helium tube 210 according to the present invention so that stronger buoyancy can be generated by the wind.

테더라인(220)은 비행체(100)를 지상에 계류시키기 위한 것으로서, 헬륨 튜브(210)와 함께 구비된다. 즉, 본 발명의 테더라인(220)은 헬륨 튜브(210) 내에 내장되는 것을 예시한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 테더라인(220)이 헬륨 튜브(210)의 외측에 구비될 수도 있다. 하지만, 이 경우에도 테더라인(220)은 헬륨 튜브(210)와 이탈되지 않도록 헬륨 튜브(210)의 외면에 고정되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 비행체(100)와 지상 사이의 연결에 의한 장력(tension)의 대부분이 테더라인(220)에 집중되도록 헬륨 튜브(210)보다 테더라인(220)의 길이가 짧도록 하는 것이 바람직하다.The tether line 220 is for mooring the air vehicle 100 on the ground, and is provided together with the helium tube 210. That is, the tether line 220 of the present invention is illustrated as being embedded in the helium tube 210. However, the present invention is not limited thereto, and a tether line 220 may be provided outside the helium tube 210. In this case, however, the tether line 220 is preferably fixed to the outer surface of the helium tube 210 so as not to be separated from the helium tube 210. The length of the tether line 220 is shorter than that of the helium tube 210 so that most of the tension due to the connection between the air vehicle 100 and the ground is concentrated on the tether line 220 .

한편, 본 발명은 비행체(100)에 구비된 센서 등 전자장치에 전원을 공급하는 전원공급라인(221)이 더 구비될 수 있다. 이 경우, 전원공급라인(221)은 튜브(200)에 포함되며, 테더라인(220)과 같이 헬륨 튜브(210)에 내장될 수 있다. 또한, 전원공급라인(221)이 구비될 경우, 전원공급라인(221)의 무게(

Figure 112017096010019-pat00041
)도 감안해야 하므로, 이 경우, 헬륨의 부피(
Figure 112017096010019-pat00042
)는 아래의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.Meanwhile, the present invention may further include a power supply line 221 for supplying power to an electronic device such as a sensor provided in the air vehicle 100. In this case, the power supply line 221 is included in the tube 200 and may be embedded in the helium tube 210, such as the tether line 220. When the power supply line 221 is provided, the weight of the power supply line 221
Figure 112017096010019-pat00041
). In this case, the volume of helium
Figure 112017096010019-pat00042
) Can be expressed by Equation (7) below.

Figure 112017096010019-pat00043
Figure 112017096010019-pat00043

또한, 본 발명은 지상에서 태양열과 풍력을 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 전원공급라인(221)에 공급하는 전원공급장치를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 본 발명은 비행체(100)에 배터리를 구비하지 않으므로 비행체(100)의 무게를 경량화할 수 있다.In addition, the present invention may further include a power supply unit that generates electric power by using solar heat and wind power on the ground and supplies the generated electric power to the power supply line 221. In this case, since the battery 100 is not provided in the air vehicle 100, the weight of the air vehicle 100 can be reduced.

헬륨 가스 공급장치(300)는 헬륨 튜브(210)를 통해 비행체(100)의 풍선(110)에 헬륨을 공급한다. 본 실시예에서, 헬륨 가스 공급장치(300)는 헬륨 가스가 저장되는 헬륨 저장 탱크와, 헬륨 저장 탱크에 저장된 헬륨의 배출을 단속하는 밸브, 헬륨 튜브(210)에 주입된 헬륨 가스의 압력을 측정하는 압력계, 및 압력계가 측정한 헬륨 가스의 압력에 따라 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다. 또한, 밸브는 헬륨 저장 탱크과 헬륨 튜브(210) 사이에 구비된다.The helium gas supply device 300 supplies helium to the balloon 110 of the air vehicle 100 through the helium tube 210. In this embodiment, the helium gas supply device 300 includes a helium storage tank in which helium gas is stored, a valve for interrupting the discharge of helium stored in the helium storage tank, a pressure sensor for measuring the pressure of the helium gas injected into the helium tube 210 And a control unit for controlling the valve according to the pressure of the helium gas measured by the pressure gauge. Also, a valve is provided between the helium storage tank and the helium tube 210.

제어부는 밸브를 제어하여 헬륨 튜브(210)에 헬륨 가스를 공급하거나 공급을 차단하며, 비행체(100)의 풍선(110)에 헬륨 가스가 과주입되었을 경우 풍선(110)에 충진된 헬륨 가스를 회수하도록 한다. 이를 위해서, 제어부는 사용자로부터 입력받은 기준압력이 될 때까지 비행체(100)의 풍선(110)에 헬륨 가스를 주입한다. 또한, 시간이 흐름에 따라 풍선(110)에 충진된 헬륨 가스가 누출되어 압력계에서 측정되는 압력이 감소하면, 밸브를 제어하여 헬륨 튜브(210)에 헬륨 가스를 주입한다. 이에 따라, 본 발명은 비행체(100)를 지상으로 하강시키지 않고도 비행체(100)의 풍선(110)에 헬륨 가스가 항상 일정하게 충진되도록 할 수 있다.The control unit controls the valve to supply or cut off the helium gas to the helium tube 210 and to recover the helium gas filled in the balloon 110 when the helium gas is injected into the balloon 110 of the air vehicle 100 . To this end, the control unit injects helium gas into the balloon 110 of the air vehicle 100 until the reference pressure is received from the user. Further, when the helium gas filled in the balloon 110 leaks over time and the pressure measured in the pressure gauge decreases, the helium gas is injected into the helium tube 210 by controlling the valve. Accordingly, the present invention can ensure that helium gas is always constantly filled in the balloon 110 of the air vehicle 100 without lowering the air vehicle 100 to the ground.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been fully described by way of example with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

100: 비행체 110: 풍선
120: 연 200: 튜브
210: 헬륨 튜브 220: 테더라인
221: 전원공급라인 300: 헬륨 가스 공급장치100: Flight 110: Balloon
120: open 200: tube
210: helium tube 220:
221: power supply line 300: helium gas supply device

Claims (6)

비행체와,
상기 비행체를 지상에 계류시키는 튜브, 및
상기 튜브를 통해 비행체에 헬륨 가스를 공급하며 상기 튜브에 헬륨 가스가 충진되어 있도록 헬륨 가스를 상기 튜브에 공급하는 헬륨 가스 공급장치를 포함하며,
상기 튜브는 길이방향과 교차되는 방향의 단면이 초승달 형상인 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치.However,
A tube for mooring the air vehicle on the ground, and
And a helium gas supply device for supplying helium gas to the tube through the tube and supplying helium gas to the tube so that the tube is filled with helium gas,
Wherein the tube is a crescent-shaped cross-section in a direction intersecting the longitudinal direction. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 튜브는 상기 헬륨 가스 공급장치로부터 상기 비행체에 헬륨 가스를 공급하는 중공의 헬륨 튜브와,
상기 헬륨 튜브에 내장되어 상기 비행체를 지상에 계류시키는 테더라인을 포함하는 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
The tube includes a hollow helium tube for supplying helium gas from the helium gas supply unit to the air vehicle,
And a tether line embedded in the helium tube for mooring the air vehicle to the ground. 제3항에 있어서,
상기 헬륨 튜브 내에 충진되는 헬륨 가스의 부피(
Figure 112017096010019-pat00044
)는,
Figure 112017096010019-pat00045
이고,
상기
Figure 112017096010019-pat00046
은 상기 테더라인의 무게에 의한 힘이며,
상기
Figure 112017096010019-pat00047
는 상기 헬륨 튜브의 무게에 의한 힘이고,
상기
Figure 112017096010019-pat00048
는 상기 헬륨 가스의 밀도인 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치.The method of claim 3,
The volume of helium gas filled in the helium tube
Figure 112017096010019-pat00044
),
Figure 112017096010019-pat00045
ego,
remind
Figure 112017096010019-pat00046
Is a force due to the weight of the tether line,
remind
Figure 112017096010019-pat00047
Is the force due to the weight of the helium tube,
remind
Figure 112017096010019-pat00048
Is a helium gas density for the long-term operation of a low-altitude remote probe. 제3항에 있어서,
상기 비행체에 구비되는 전자장치에 전원을 공급하는 전원공급라인을 더 포함하고,
상기 전원공급라인은 상기 헬륨 튜브에 내장되며, 지상에 설치된 전원공급장치의 전원을 상기 전자장치에 공급하는 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치.The method of claim 3,
Further comprising a power supply line for supplying power to an electronic device provided in the air vehicle,
Wherein the power supply line is embedded in the helium tube and helium and power supply for operating a low-altitude remote probe that supplies power to a ground-mounted power supply to the electronic device. 청구항 5에 있어서,
상기 헬륨 튜브 내에 충진되는 헬륨 가스의 부피(
Figure 112017096010019-pat00049
)는,
Figure 112017096010019-pat00050
이고,
상기
Figure 112017096010019-pat00051
은 상기 테더라인의 무게에 의한 힘이며,
상기
Figure 112017096010019-pat00052
는 상기 헬륨 튜브의 무게에 의한 힘이고,
상기
Figure 112017096010019-pat00053
는 상기 전원공급라인의 무게에 의한 힘이며,
상기
Figure 112017096010019-pat00054
는 상기 헬륨 가스의 밀도인 저고도 원격탐사체를 장기 운용하기 위한 헬륨 및 전력 공급 장치.The method of claim 5,
The volume of helium gas filled in the helium tube
Figure 112017096010019-pat00049
),
Figure 112017096010019-pat00050
ego,
remind
Figure 112017096010019-pat00051
Is a force due to the weight of the tether line,
remind
Figure 112017096010019-pat00052
Is the force due to the weight of the helium tube,
remind
Figure 112017096010019-pat00053
Is a force due to the weight of the power supply line,
remind
Figure 112017096010019-pat00054
Is a helium gas density for the long-term operation of a low-altitude remote probe.
KR1020170127379A 2017-09-29 2017-09-29 Helium and power supplies apparatus for long-term operation of low-altitude remote explorers KR101944913B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170127379A KR101944913B1 (en) 2017-09-29 2017-09-29 Helium and power supplies apparatus for long-term operation of low-altitude remote explorers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170127379A KR101944913B1 (en) 2017-09-29 2017-09-29 Helium and power supplies apparatus for long-term operation of low-altitude remote explorers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101944913B1 true KR101944913B1 (en) 2019-02-07

Family

ID=65366931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170127379A KR101944913B1 (en) 2017-09-29 2017-09-29 Helium and power supplies apparatus for long-term operation of low-altitude remote explorers

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101944913B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080265086A1 (en) * 2007-04-27 2008-10-30 Yee-Chun Lee Long mission tethered aerostat and method of accomplishing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080265086A1 (en) * 2007-04-27 2008-10-30 Yee-Chun Lee Long mission tethered aerostat and method of accomplishing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103140265B (en) Controllable buoyant system and method
AU2005334020B2 (en) Unmanned aircraft as a platform for telecommunications or other scientific purposes
CN101443231B (en) Unmanned aircraft for telecommunications or other scientific purposes
ES2702706T3 (en) Method of using a floating body of a wave power plant and wave power plant
US20120069464A1 (en) Light shielding device and light shielding method
JP2012244837A (en) Power generation apparatus, power generation system, and power generation method
US9266598B1 (en) Reactionary mass balloon envelope for a balloon and other balloon components
CN208264543U (en) Aerostatics suitable near space
RU2432589C1 (en) Device for determining characteristics of sea wind waves
KR20150106698A (en) Tethersonde system and method for observation thereof
KR101944913B1 (en) Helium and power supplies apparatus for long-term operation of low-altitude remote explorers
CN106646676B (en) Sounding balloon and aerological sounding system
CN111114739A (en) Captive balloon system and air supply method
CN111114740A (en) Captive balloon system and power supply method thereof
KR101223551B1 (en) Underwater measurement device for vertical profiling of water column
JP2019516616A (en) System and method for a high altitude platform lighter than air
CN108614310A (en) A kind of meteorological profile observation system and its application method with autonomous elevating function
RU99079U1 (en) FLYING WIND POWER PLANT
KR101429567B1 (en) Opration system of flying object
JP2020516529A (en) buoy
KR102021051B1 (en) airborne wind power generating system
KR101556097B1 (en) Rollover prevention device of floating structure
KR101903002B1 (en) Helium gas filled monitoring apparatus
Blamont Balloons on other planets
CN109001844A (en) A kind of reciprocation type meteorological sounding balloon

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant