KR101037995B1 - Wing-In-Ground effect ship for vertical taking-off and landing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 쌍동선 타입의 형상으로 안정적인 운항이 가능하고, 엔진의 동력을 부상용과 추진용으로 분배 및 전환시킴으로써 효율적인 동력전달구조를 갖는 수직 이착륙이 가능한 위그선에 관한 것이다. 이를 달성하기 위한 수단으로 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선은 원형의 부상용 덕트(112)가 중앙부에 수직으로 관통형성된 장방형의 주선체(110); 주선체(110)의 양 측부로부터 각각 하측으로 연장형성된 쌍동형 선체(120a, 120b); 상기 각 쌍동형 선체(120a, 120b)로부터 수평으로 설치된 주날개(130); 주선체(110)의 내부에 구비되는 엔진(140); 부상용 덕트(112)에 설치되어 엔진(140)의 동력에 의해 부상력을 발생시키는 제1 프로펠러(150); 엔진(140)의 동력에 의해 추력을 발생시키는 제2 프로펠러(162a, 162b)가 내장되어 선미의 양측 상단에 구비되는 추진용 덕트(160a, 160b); 제2 프로펠러(162a, 162b)의 후방에 위치하도록 주선체(110)의 양측 상단에 설치된 수직 꼬리날개(170a, 170b); 및 수직 꼬리날개(170a, 170b)의 상단부에 의해 지지되는 수평 꼬리날개(180);를 포함하여 이루어진다. The present invention relates to a wig ship capable of stable operation in a catamaran type and capable of vertical take-off and landing with an efficient power transmission structure by distributing and converting engine power for floating and propulsion. As a means to achieve this, a vertical takeoff and landing of the wig line according to the present invention includes a rectangular main body 110 through which a circular floating duct 112 is vertically penetrated to a central portion thereof; Twin hulls 120a and 120b extending downward from both sides of the main hull 110, respectively; A main blade 130 installed horizontally from each of the twin hulls 120a and 120b; An engine 140 provided inside the main body 110; A first propeller 150 installed in the floating duct 112 to generate a floating force by the power of the engine 140; Second propellers 162a and 162b for generating thrust by the power of the engine 140 are built-in propulsion ducts 160a and 160b provided at both upper ends of the stern; Vertical tail wings 170a and 170b installed at both upper ends of the main body 110 to be located behind the second propellers 162a and 162b; And a horizontal tail wing 180 supported by the upper ends of the vertical tail wings 170a and 170b.
위그선, 표면효과, 수직 이착륙, 쌍동선, 동축반전, 부상력, 추력 Wig ship, surface effect, vertical takeoff and landing, catamaran, coaxial reversal, flotation, thrust
Description
본 발명은 위그선(Wing-In-Ground effect ship)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌍동선(catamaran ship) 타입의 형상으로 안정적인 운항이 가능하고, 엔진의 동력을 부상용과 추진용으로 분배 및 전환시킴으로써 효율적인 동력전달구조를 갖는 수직 이착륙이 가능한 위그선에 관한 것이다.The present invention relates to a wing-in-ground effect ship, and more particularly, to a stable operation in the form of a catamaran ship, and to efficiently distribute and convert the engine power to lift and propulsion. It relates to a wig ship capable of vertical takeoff and landing with a power transmission structure.
일반적으로 위그선은 새로운 개념의 수상 운송수단으로서 수면 위를 1 ~ 5m정도로 뜬 상태에서 운항하는 선박이다. 위그선은 날개가 수면에 가까울수록 공기가 떠받치는 양력이 증가하는 표면효과(Ground effect)를 이용하는 것으로 초고속 선박 기술과 항공기술이 적용되는 첨단 기술의 복합체이다.In general, a wig ship is a new concept of water vehicle, which is operated at a level of 1 to 5 m above the water surface. The Wig ship uses the ground effect, which increases the lift of air as the wing gets closer to the surface, and is a complex of high-tech ship technology and aviation technology.
위그선은 수면과의 마찰이 없기 때문에 시속 150 ~ 500㎞로 운항할 수 있고, 이에 따라 운송효율이 동급의 항공기나 선박에 비해 2 ~ 3배 정도 향상되어 경제성이 뛰어나다. 또한, 파도의 영향을 받지 않아 안락한 항해가 가능하고, 낮은 고도 로 운항하기 때문에 안전성 확보에도 유리한 장점이 있다. 현재 위그선은 국내 연안항로를 운행하거나 비교적 가까운 중국과 일본을 운행하는 것을 목표로 하는 차세대 해상 운송수단으로 기대를 모으고 있다. Since the Wig ship has no friction with the surface of the water, it can operate at 150 to 500 km / h, and thus the transportation efficiency is improved by two to three times compared to the aircraft or ships of the same class. In addition, comfortable navigation is possible without being affected by waves, and there is an advantage in securing safety because it operates at a low altitude. At present, the Wig ship is expected to be the next generation of maritime vehicles aiming to operate domestic coastal routes or relatively close China and Japan.
도 1은 종래기술에 따른 위그선의 일례를 나타내는 사시도이다. 종래의 위그선(1)은 기술적인 한계로 보통 1 ~ 6인승의 소형으로 제작되고, 선체(10) 후방에 추력을 발생시키기 위한 프로펠러(20)가 구비된다. 이때, 위그선(1)은 수면과의 마찰력 때문에 이수속도에 도달하기까지 순항시 필요한 추력의 약 3배에 해당하는 추력이 필요하다. 이에 따라 종래의 위그선(1)은 고출력의 엔진이 사용되고, 동급의 항공기에 비해 엔진의 크기 및 무게가 커질 수밖에 없다. 이는 위그선(1)의 운송효율을 저해하는 하나의 요인이 되고 있다. 1 is a perspective view showing an example of a wig line according to the prior art. Conventional wig wire (1) is a technical limitation, usually produced in a small size of 1 to 6 seater, is provided with a
또한, 종래의 위그선(1)은 수상에서만 운항이 가능하기 때문에 파랑 중 이수 및 착수능력의 한계(유의파고 0.3m)로 활용여건이 극히 제한적이며, 이는 위그선의 상용화에 가장 큰 장애물이다.In addition, the
또한, 위그선(1)의 선체(10)는 통상적인 항공기의 동체와 같은 형상을 갖고 있기 때문에 위그선(1)의 대형화가 이루어지지 않고서는 충분한 탑재공간을 확보하기 어려운 문제점이 있다.In addition, since the
또한, 종래의 위그선(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 프로펠러(20)가 외부에 노출되어 있기 때문에 추력이 분산되고, 안전사고가 발생하게 될 위험이 있다. 그리고, 프로펠러(20)의 추력선과 위그선(1)의 무게중심(C·G) 사이의 거리가 멀어서 추진효율이 크게 저하되는 문제점이 있다. In addition, since the
나아가, 종래의 위그선(1)은 주날개(30)가 선체(10)에 고정되어 있어 좁은 수로 및 항만시설 등을 통과하기 어렵고, 충돌에 의해 주날개(30)가 파손될 위험이 있다. 또한, 위그선(1)이 항구에 정박하는 경우 많은 공간을 차지하게 되는 문제점이 있다.Furthermore, in the
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 파랑에 의한 이수 및 착수능력이 제한받지 않도록 지상에서도 수직 이착륙이 가능한 위그선을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a wiggle that can be taken off and land vertically on the ground so that the completion and landing capacity by the blue is not limited.
본 발명의 다른 목적은 효율적인 동력전달구조 및 날개구조를 갖고, 안정적인 운항이 가능한 위그선을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wig ship having an efficient power transmission structure and a wing structure, and capable of stable operation.
본 발명의 또 다른 목적은 여객 또는 화물의 탑재공간을 충분히 확보할 수 있고, 대형화가 가능한 위그선을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a wig ship which can secure a sufficient space for loading a passenger or cargo and can be enlarged in size.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments described in connection with the accompanying drawings.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선(100)은 원형의 부상용 덕트(112)가 중앙부에 수직으로 관통형성된 장방형의 주선체(110); 주선체(110)의 양 측부로부터 각각 하측으로 연장형성된 쌍동형 선체(120a, 120b); 상기 각 쌍동형 선체(120a, 120b)로부터 수평으로 설치된 주날개(130); 주선체(110)의 내부에 구비되는 엔진(140); 부상용 덕트(112)에 설치되어 엔진(140)의 동력에 의해 부상력을 발생시키는 제1 프로펠러(150); 엔진(140)의 동력에 의해 추력을 발생시키는 제2 프로펠러(162a, 162b)가 내장되어 선미의 양측 상단에 구비되는 추진용 덕트(160a, 160b); 제2 프로펠러(162a, 162b)의 후방에 위치하도록 주선체(110)의 양측 상단에 설치된 수직 꼬리날개(170a, 170b); 및 수직 꼬리날개(170a, 170b)의 상단부에 의해 지지되는 수평 꼬리날개(180);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a vertical take-off and landing of the
또한, 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선(100)에 있어서, 주선체(110)는 선수에서 선미까지 양력발생을 유도하는 유선형 형상을 갖는다. 그리고, 주선체(110)는 선수측에 조종실(114)이 구비되고, 선미측에 여객 또는 화물 탑재부(116)가 구비된다. 그리고, 주선체(110)는 2°~ 5°의 받음각에서 작동하여 피치-업 또는 피치-다운 현상을 방지하는 카나드(117)가 선수측 전방 단부에 더 구비된다.In addition, in the
또한, 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선(100)에 있어서, 쌍동형 선체(120a, 120b)는 흘수부가 반타원형 형상을 갖는다. In addition, in the
또한, 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선(100)에 있어서, 부상용 덕트(112)는 제1 프로펠러(150)에 의해 발생된 공기의 흐름을 제어하여 부상력의 일부를 추력으로 전환하는 다수의 베인(113)이 제1 프로펠러(150)의 하측에 더 구비된다. 그리고, 제1 프로펠러(150)는 상부로터(154)와 하부로터(156)로 이루어진 동축반전형 로터이다. 이때, 상부로터(154) 및 하부로터(156)는 사이클릭 피치 컨트롤을 이용하여 부상력의 일부를 추력으로 전환하게 된다.Further, in the
또한, 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선(100)은 엔진(140)의 동력을 분배하여 제1 프로펠러(150)와 제2 프로펠러(162a, 162b)에 전달하는 트랜스 퍼(142)가 주선체(110) 내부에 더 구비된다. In addition, the
또한, 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선(100)에 있어서, 추진용 덕트(160a, 160b)는 추력의 방향을 상하로 제어하는 엘리베이터(164)가 내부에 더 구비된다. Further, in the
또한, 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선에 있어서, 주선체(110)는 제1 프로펠러(150)에 의해 부상용 덕트(112)를 통하여 배출된 공기를 임시로 가두기 위해 하부면의 선수측과 선미측에 주선체 플랩(118, 119)이 더 구비된다.In addition, in the wig ship capable of vertical takeoff and landing according to the present invention, the
나아가, 본 발명에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선(100)에 있어서, 주날개(130)는 전방 또는 후방측에 양력발생을 증감시키는 주날개 플랩(132)이 더 구비된다. 그리고, 주날개(130)는 유압 또는 전기식 액추에이터에 의해 접철가능하도록 구성된다.Furthermore, in the
이상과 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 위그선은 수상뿐만 아니라 지상에서도 수직 이착륙이 가능하여 파랑에 의한 이수 및 착수능력에 제한받지 않는다. 따라서 위그선의 상시 운항이 가능하며, 항구설비 및 관련 인프라가 빈약한 낙도에도 운송수단으로 유용하게 사용될 수 있다. As described above, the wig ship according to the present invention is capable of vertical takeoff and landing from the ground as well as the water, and thus is not limited to the completion and landing ability by the blue. Therefore, the Wig ship can be operated at all times, and can be usefully used as a means of transportation even on islands with poor port facilities and related infrastructure.
또한, 본 발명에 따른 위그선은 양력발생에 유리한 형상을 갖고, 쌍동선 타입으로 안정적인 운항이 가능한 이점이 있다. 그리고, 여객 및 화물의 탑재공간이 충분히 확보되고, 대형화가 가능하여 향후 해상운송수단으로서 활용가치가 높다.In addition, the wig ship according to the present invention has an advantageous shape for generating lift, there is an advantage that can be stable operation in the catamaran type. In addition, the space for carrying passengers and cargoes is secured sufficiently, and the size of the passengers and cargoes can be increased.
나아가, 본 발명에 따른 위그선은 엔진의 동력을 부상용 또는 추진용으로 분 배할 수 있고, 추진효율이 높아 운항속도 및 연비가 대폭 개선되어 경제적인 이점이 있다. 그리고, 이륙, 착륙, 전진 이륙, 순항 또는 기타 상황에 따라 다양한 비행제어가 가능하여 악천후, 돌풍, 기타 위급상황에서 능동적으로 대처할 수 있는 이점이 있다.Furthermore, the wig ship according to the present invention can distribute the power of the engine to the flotation or propulsion, the propulsion efficiency is high, the driving speed and fuel economy is greatly improved, there is an economic advantage. In addition, various flight controls are possible according to takeoff, landing, forward takeoff, cruise, or other situations, and thus there is an advantage that active measures can be taken in bad weather, gusts, and other emergencies.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to components of each drawing, the same reference numerals are used for the same components as much as possible even if they are shown in different drawings.
[제1 [First 실시예Example ]]
먼저, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선에 대하여 설명한다.First, with reference to the accompanying drawings will be described with respect to the wiggline capable of vertical take-off and landing according to the first embodiment of the present invention.
(제1 (First 실시예에Example 따른 위그선의 구성) Configuration of the Wig line according to)
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선의 사시도이고, 도 3은 도 2의 저면사시도이고, 도 4은 도 2의 측면도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 위그선(100)은 크게 주선체(110), 쌍동형 선체(120a, 120b), 주날개(130), 제1 프로펠러(150), 추진용 덕트(160a, 160b), 수직 꼬리날개(170a, 170b), 수평 꼬리날개(180)로 구성된다. 이때, 위그선(100)은 선체가 주선체(110) 와 한 쌍의 쌍동형 선체(120a, 120b)로 이루어져 전체적으로 쌍동선(catamaran ship)과 같은 형상을 갖고 있다.FIG. 2 is a perspective view of a wig line capable of vertical takeoff and landing according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a bottom perspective view of FIG. 2, and FIG. 4 is a side view of FIG. 2.
주선체(110)는 수평단면이 전체적으로 장방형 형상을 갖고, 중앙부에 부상력이 발생되는 원형의 부상용 덕트(112)가 수직으로 관통형성되어 있다. 이때, 주선체(110)는 선수에서 선미까지 전체적으로 에어포일(airfoil)과 같은 유선형 형상을 갖는다. 따라서, 위그선(100)은 주날개(130)와 함께 주선체(110)가 양력이 발생되는 구조를 갖고 있으므로 운항효율이 크게 증대되고, 위그선(100)의 대형화를 이룰 수 있다. 한편, 주선체(110)의 선수측에는 조종실(114)이 구비되고, 선미측에는 여객 또는 화물 탑재부(116)가 구비된다. 이때, 여객 또는 화물 탑재부(116)는 종래의 위그선에 비해 수용공간이 크게 확보되는 구조이고, 위그선(100)이 대형화되는 경우 여객 또는 화물을 대량으로 탑재할 수 있어 운송효율을 크게 개선시킬 수 있다.The
쌍동형 선체(120a, 120b)는 주선체(110)의 양 측부로부터 각각 하측으로 연장형성된다. 즉, 제1 쌍동형 선체(120a)와 제1 쌍동형 선체(120b)가 주선체(110)양 측부에 주선체(110)의 길이방향으로 형성됨으로써 위그선(100)은 전체적으로 쌍동선과 같은 형상을 갖게 되는 것이다. 이때, 본 실시예에 의하면 제1 및 제2 쌍동형 선체(120a, 120b)는 소정의 두께를 갖는 판 형상을 갖는다. 따라서, 제1 및 제2 쌍동형 선체(120a, 120b)는 위그선(100)의 순항시 공기의 흐름을 안내하여 양력발생을 증대시키고, 쌍동선의 일반적인 특징인 안정적인 운항을 가능하게 한다. 또한, 착륙시에는 지면과 접하여 주선체(110)를 지지하는 역할을 한다. The
도 5는 카나드를 설명하기 위한 개념도이다. 한편, 주선체(110)는 선수측 전방 단부에 힌지결합되는 판 형상의 카나드(canard)(117)가 구비된다. 카나드(117)는 수직단면이 상하 대칭인 에어포일 형상을 갖고, 항공기의 엘리베이터와 같이 받음각을 조절할 수 있다. 카나드(117)는 순간적인 돌풍 등에 의해 선수가 급격하게 상승함으로써 위그선(100)이 일정한 고도를 유지하기가 어려워지는 현상, 즉 피치-업(pitch-up) 현상을 방지하는 역할을 한다. 이러한 피치-업 현상은 낮은 고도(보통 1m ~ 5m)로 운항하도록 설계된 위그선(100)의 안정성에 큰 문제가 된다. 본 실시예에 의하면 카나드(117)는 주선체(110)의 받음각이 최적상태인 2°~ 5°일 때, 바람직하게는 3°~ 4°를 유지하도록 자동으로 작동하여 선수를 하강시킨다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이 카나드(117)를 상승시켜 공기를 아래에서 위로 통과시킴으로써 아래 방향으로 양력이 발생된다. 이로 인해 주선체(110)의 선수가 하강하여 위그선(100)의 운항고도가 일정하게 유지된다. 이와는 반대로, 악천후 등에 의하여 선수가 급작스럽게 하강하게 되는 피치-다운(pitch-down) 현상이 발생하는 경우에는 도 5b에 도시된 바와 같이 카나드(117)를 하강시켜 공기를 위에서 아래로 통과시킴으로써 윗 방향으로 양력을 발생시키게 된다. 따라서, 주선체(110)의 선수가 상승하여 위그선(100)의 운항고도가 일정하게 유지된다. 5 is a conceptual diagram for explaining a canard. On the other hand, the
한편, 주선체(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부면의 선수측과 선미측에 각각 힌지결합되는 판 형상의 주선체 플랩(118, 119)이 구비된다. 주선체 플랩(118, 119)은 주선체(110)의 하부면으로부터 하강함에 따라 부상용 덕트(112)에서 분사되는 공기를 상술된 쌍동형 선체(120a, 120b)와 함께 임시로 가둘 수 있고, 이에 따라 위그선(100)의 부상력을 증대시키는 역할을 한다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the
주날개(130)는 주선체(110)의 양 측단에 수평으로 연장형성되어 양력을 발생시키는 역할을 한다. 이러한, 주날개(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 전방 또는 후방측에 양력발생을 증감시키는 주날개 플랩(132)이 구비되어 있다. 그리고, 주날개(130)의 중간부에는 공기 또는 물의 흐름을 안내하여 위그선(100)의 안정적인 운항을 돕는 가이드(133)가 구비된다. 한편, 본 실시예에 의하면 주날개(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 접철가능한 구조를 갖는다. 즉, 주선체(110)와 주날개(130)는 제1 링크(134)로 연결되고, 주날개(130)의 중간부는 제2 링크(135)로 연결된다. 그리고, 제1 링크(134)는 유압 또는 전기식 액추에이터(미도시)에 의해 접혀지고, 제2링크(135)는 액추에이터(미도시)에 의해 접혀지거나 기구학적으로 접혀지는 2단계의 접철구조를 갖는다. The
도 7a는 제1 프로펠러와 베인을 설명하기 위한 개념도이고, 도 7b는 제1 프로펠러의 사이클릭 피치 컨트롤을 설명하기 위한 개념도이고, 도 8은 위그선의 동력전달구조를 설명하기 위한 개념도이다. 7A is a conceptual diagram illustrating a first propeller and a vane, FIG. 7B is a conceptual diagram illustrating a cyclic pitch control of a first propeller, and FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a power transmission structure of a wig line.
제1 프로펠러(150)는 도 7a에 도시된 바와 같이 주선체(110)에 형성된 부상용 덕트(112)에 회전가능하도록 설치되고, 도 8에 도시된 엔진(140)으로부터 동력을 전달받는다. 제1 프로펠러(150)는 부상용 덕트(112)의 하부로 공기를 분사함으로써 위그선(100)을 부상시키는 역할을 한다. 한편, 부상용 덕트(112)에는 부상력의 일부를 위그선(100)의 추력으로 전환하는 다수의 베인(113)이 제1 프로펠러(150)의 하측에 구비된다. 또한, 도 7a에 도시된 바와 같이 위그선(100)이 부상 하거나 순항시 공기가 부상용 덕트(112)로 원할하게 유입되도록 부상용 덕트(112)의 상측에 베인(114)이 더 설치될 수 있다. 이때, 베인(114)은 위그선(100)의 순항시 제1 프로펠러(150)를 가동하지 않는 경우 공기의 유입을 차단하는 역할을 수행할 수도 있다.As shown in FIG. 7A, the
아울러, 제1 프로펠러(150)는 헬리콥터의 일반적인 로터기술이 적용된다. 이때, 제1 프로펠러(150)는 로터가 1개만 구비되는 것도 가능하나, 2개의 로터가 구비되는 동축반전형 로터기술이 적용되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따르면 제1 프로펠러(150)는 도 8b에 도시된 바와 같이 서로 반대방향으로 회전하는 상부로터(154)와 하부로터(156)로 구성된다. 이때, 중공축을 갖는 하부로터(156)는 베벨기어(144)에 의해 엔진(140)과 연결되고, 상부로터(154)의 축은 하부로터(156)의 중공축에 삽입된 형태로 베벨기어(144)에 의해 회전함으로써 동축반전이 이루어진다(동축반전형 로터의 구조는 당업자에게 용이하므로 자세한 설명은 생략함). 이에 따라 상부로터(154)와 하부로터(156)의 토크가 상쇄되어 위그선(100) 자체의 회전현상이 방지되는 이점이 있다. 또한, 동축반전형 로터는 싱글 로터에 비해 1.7배 크기의 양력이 발생되는 이점이 있다. 그리고, 토크의 상쇄를 위한 별도의 장치를 요구하지 않으므로 위그선(100)의 구조를 단순화시킬 수 있게 된다.In addition, the
한편, 각각의 동축반전형 로터(154, 156)는 도 7b에 도시된 바와 같이 경사판의 기울기를 제어하여 부상력의 방향을 제어하는 사이클릭 피치 컨트롤(cyclic pitch control)기술이 적용된다. 이로 인해 부상력의 일부를 위그선(100)의 추력으로 전환가능하고, 위그선(100)의 수평방향제어가 가능하다. 또한, 로터(154, 156)의 피치를 조절함으로써 양력 즉, 부상력의 크기를 제어할 수 있는 콜렉티브 피치 컨트롤(collective pitch control)기술이 적용된다. 이와 같은 사이클릭 피치 컨트롤과 콜렉티브 피치 컨트롤은 동축반전형 헬리콥터의 일반적인 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, each of the coaxial inverting rotor (154, 156) is applied to the cyclic pitch control (cyclic pitch control) technology to control the direction of the floating force by controlling the inclination of the inclined plate as shown in FIG. As a result, a part of the floating force can be switched to the thrust of the
추진용 덕트(160a, 160b)는 제2 프로펠러(162a, 162b)가 내장되어 주선체(110) 선미의 양측 상단에 각각 구비된다. 그리고, 각 추진용 덕트(160a, 160b)에 내장된 제2 프로펠러(162a, 162b)는 도 8에 도시된 바와 같이 엔진(140)으로부터 동력을 전달받아 주선체(110) 후방으로 추력을 발생시키게 된다. 또한, 제2 프로펠러(162a, 162b)의 날개는 추력의 크기를 조절하기 위해 피치제어가 가능한 구조를 갖고, 역방향 피치제어를 통하여 추력을 반대방향으로 발생시킴으로써 일종의 브레이크와 같은 작용을 할 수 있다. 한편, 위그선(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 주선체(110)의 좌우측에 추진용 덕트(160a, 160b)가 구비되고, 이에 따라 추진용 덕트(160a, 160b)의 추력선이 위그선(100)의 무게중심(C·G)과 가깝게 된다. 이로 인해, 종래의 위그선보다 우수한 추진효율을 갖게 된다. 또한, 제2 프로펠러(162a, 162b)에서 분사된 공기는 추진용 덕트(160a, 160b)에 의해 안내되므로 추력이 분산되는 것을 방지할 수 있으며, 제2 프로펠러(162a, 162b)가 노출되지 않으므로 안전사고의 위험이 방지된다.The
아울러, 추진용 덕트(160a, 160b)는 9a 및 9b에 도시된 바와 같이 추력의 방향을 상하로 제어하는 엘리베이터(164)가 내부에 더 구비된다. 엘리베이터(164)는 위그선(100)의 정지시나 저속에서의 자세제어 및 위그선(100)의 순항시 상승시키거 나 하강시키는 수직방향제어를 담당하게 된다.In addition, the propulsion ducts (160a, 160b) is further provided inside the
수직 꼬리날개(170a, 170b)는 제2 프로펠러(162a, 162b)의 후방에 위치하도록 주선체(110)의 양측 상단에 연장형성된다. 이때, 수직 꼬리날개(170a, 170b)에는 위그선(100)의 수평방향제어가 가능하도록 러더(172)가 설치된다.The
수평 꼬리날개(180)는 수직 꼬리날개(170a, 170b)의 상단부에 의해 지지되고, 양력을 발생시키는 역할을 한다. 그리고, 수평 꼬리날개(180)에는 위그선(100)의 수직방향제어가 가능하도록 엘리베이터(미도시)가 설치될 수 있다.The
한편, 위그선(100)의 동력전달구조는 도 8a 및 8b에 도시되어 있다. 엔진(40)은 주선체(110)의 내부에 구비되고, 엔진(40)과 연결된 트랜스퍼(142)는 부상용 덕트(112)에 구비된 제1 프로펠러(150)와 추진용 덕트(160a, 160b)에 내장된 제2 프로펠러(160a, 160b)에 동력을 분배하여 전달한다. 즉, 도 8b에 도시된 바와 같이 트랜스퍼(142)는 변속구조를 갖고, 동력 전달축(145, 146)의 회전속도를 변환시키게 된다. 이때, 제1 동력전달축(145)은 제1 베벨기어부(144a)에 의해 상부로터(154)와 하부로터(156)를 동축반전으로 구동시킴으로써 부상력을 발생시키게 된다. 그리고, 제2 동력전달축(146)은 제2 베벨기어부(144b)에 의해 한 쌍의 제3 동력전달축(147a, 147b)을 각각 회전시키게 되고, 제3 동력전달축(147a, 147b) 각각은 제3 베벨기어부(144c)에 의해 제2 프로펠러(162a, 162b)를 각각 회전시킴으로써 추력을 발생시킨다. 이때, 제2 프로펠러(162a, 162b)는 토크 상쇄를 위해 서로 반대방향으로 회전하도록 구성되는 것이 바람직하다. 결국, 위그선(100)의 수직 이착륙시에는 엔진(140)의 모든 동력을 부상용 덕트(112)의 제1 프로펠러(150)를 구 동시켜 부상력만을 발생시키는데 사용하고, 순항시에는 엔진(140)의 일부 동력을 사용하여 추진용 덕트(160a, 160b)의 제2 프로펠러(160a, 160b)를 구동시킴으로써 부상력의 일부를 추력으로 전환가능하게 된다.On the other hand, the power transmission structure of the
(제1 (First 실시예에Example 따른 위그선의 작동) Operation of the wig wire)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상술된 구성을 갖는 수직 이착륙이 가능한 위그선(100)의 작동을 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the operation of the
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선의 작동을 설명하기 위한 개념도이다. 본 발명의 위그선(100)은 도 10a에 도시된 바와 같이 부상용 덕트(112)의 제1 프로펠러(150)에 의해 발생된 부상력에 의해 수상에서 수직으로 이수 및 착수가 가능할 뿐만 아니라 육상에서도 수직 이착륙이 가능하다. 즉, 위그선(100)이 수직으로 이수 또는 이륙하는 경우 엔진(140)의 동력은 트랜스퍼(142)에 의해 제1 프로펠러(150)에 100% 전달되고, 제1 프로펠러(150)는 부상용 덕트(112) 하부로 공기를 분사하게 된다. 이때, 선체 하부플랩(118, 119)은 주선체(110)의 하부면으로부터 90°정도 하강한 상태이다. 따라서, 분사된 공기는 쌍동형 선체(120a, 120b)와 선체 하부플랩(118, 119) 그리고, 지면 또는 수면 사이에 갇히게 되고, 이는 위그선(100)의 부상력을 증대시켜 위그선(100)이 수직으로 이수 또는 이륙할 수 있는 것이다. 한편, 위그선(100)의 착수 또는 착륙은 최대 상태에 있는 제1 프로펠러(150)의 부상력을 점차로 줄임으로써 가능하다. 따라서, 본 발명의 위그선(100)은 수상 또는 지상에서 수직 이착륙이 가능하여 파랑과 같은 해상 의 여건과 상관없이 상시 운항이 가능하게 된다. FIG. 9 is a conceptual view illustrating the operation of the wig line capable of vertical takeoff and landing according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10A, the
도 10b는 본 발명의 위그선(100)이 전진하면서 이륙하는 경우를 나타내는 개념도이다. 위그선(100)이 전진하면서 이륙하는 경우 엔진(140)의 동력은 트랜스퍼(142)에 의해 부상용 덕트(112)의 제1 프로펠러(150)와 추진용 덕트(160a, 160b)의 제2 프로펠러(162a, 162b)에 각각 분배되어 전달된다. 예를 들어 50%의 부상력과 50%의 추력이 발생될 수 있다. 이때, 선체 하부플랩(118, 119)은 위그선(100)의 전진시 공기 흐름을 방해하지 않도록 주선체(110)의 하부면으로부터 약 45°정도 하강한 상태이다. 따라서, 위그선(100)은 제1 프로펠러(150)에 의한 부상력과, 위그선(100)이 전진하게 됨에 따라 주선체(110) 및 주날개(130)에서 발생하는 양력에 의해 전진하면서 이륙할 수 있게 된다.10B is a conceptual diagram illustrating a case in which the
도 10c는 본 발명의 위그선(100)이 순항하는 경우를 나타내는 개념도이다. 위그선(100)이 순항하는 경우에는 위그선(100)의 주선체(110) 및 주날개(130)에서 양력이 발생되기 때문에 제1 프로펠러(150)를 가동시키지 않은 상태에서도 추진용 덕트(160a, 160b)에서 발생되는 추력만으로로도 운항이 가능하다. 이때, 위그선(100)이 이수 또는 이륙하는 경우 일정고도(약 1 ~ 5m)에 이르기까지 제1 프로펠러(150)의 사이클릭 피치 컨트롤을 이용하거나 부상용 덕트(112)에 구비된 베인(113)을 제어하여 부상력을 추력으로 전환하게 된다. 그리고, 일정고도에 이르면 엔진(140)의 출력을 모두 추진용으로 사용하여 초고속 항주가 가능하다. 이때, 선체 하부플랩(118, 119)은 공기의 저항을 받지 않도록 주선체(110) 하부면에 밀착시키게 된다. 또한, 부상용 덕트(112)의 상부에 설치된 덮개문(미도시) 또는 가이 드 베인(미도시)을 닫아서 공기흐름을 원활하는 것이 바람직하다.10C is a conceptual diagram illustrating a case in which the
그리고, 카나드(117)는 앞서 설명한 바와 같이 피치-업(pitch-up) 또는 피치-다운(pitch-down) 현상을 방지함으로써 위그선(100)의 운항고도를 일정하게 유지시킨다. As described above, the
한편, 이수 또는 착륙한 위그선(100)은 주날개(130)를 접철하고, 항구 또는 지상에서 정박함으로써 정박공간을 최소화할 수 있다. 그리고, 주날개(130)를 접철한 상태에서 좁은 수로 및 항만시설 등을 용이하게 통과할 수 있다. On the other hand, the completed or
또한, 위그선(100)은 앞서 설명한 제1 프로펠러(150), 제2 프로펠러(162a, 162b), 트랜스퍼(142), 베인(113), 카나드(117), 주선체 플랩(118, 119), 주날개 플랩(132), 엘리베이터(164), 러더(172) 등을 이용하여 자세제어 및 다양한 비행제어가 가능하다. 따라서, 악천후, 돌풍, 기타 위급상황에서 능동적으로 대처할 수 있고, 안정적인 운항이 가능하다.In addition, the
[제2 [Second 실시예Example ]]
다음으로, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 위그선에 대하여 설명한다.Next, the Wig line according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 쌍동형 선체를 설명하기 위한 위그선의 배면도이고, 도 12는 종래의 쌍동선을 개략적으로 도시한 도면이다. 제2 실시예에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선(100")은 도 11에 도시된 바와 같이 쌍동형 선체(120a", 120b")의 형상이 제1 실시예와 다르다. 이외의 구성은 동일하므로 쌍 동형 선체(120a", 120b")에 대해서만 설명하기로 한다. FIG. 11 is a rear view of a wig line for describing a catamaran hull according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a view schematically showing a conventional catamaran line. As shown in Fig. 11, the
도 11a는 위그선(100")의 이수전 상태를 나타내고, 도 11b는 위그선(100")의 이수후 상태를 나타낸다. 위그선(100")의 선체는 도 11에 도시된 바와 같이 주선체(110)와 쌍동형 선체(120a", 120b")로 이루어지고, 쌍동형 선체(120a", 120b")는 착수면적을 넓혀서 부력을 증대시키기 위해 그 하부가 반타원형 형상으로 곡선을 이루고 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 위그선(100")은 도 11a에 도시된 바와 같이 수면에서 쌍동형 선체(120a", 120b")의 최하부까지의 수직 거리(S), 즉 흘수(吃水)가 짧아지는 구조를 갖는다. 이때, 흘수(S)는 위그선(100")이 이수하기 위한 최소한의 높이가 된다. 즉, 흘수(S)는 도 11b에 도시된 바와 같이 쌍동형 선체(120a", 120b")의 최하부가 수면과 접하여 저항이 최소가 되는 위그선(100")의 최소 부상높이(S)가 된다. FIG. 11A shows the state before completion of the
참고로 종래의 쌍동선(1)은 도 12에 도시된 바와 같이 쌍동형 선체(20a, 20b)의 수직단면이 수직방향으로 길이가 긴 역삼각형 형상을 갖고 있기 때문에 흘수(S")가 길게 되는 구조를 갖고 있다. 즉, 본 실시예의 위그선(100")이 이와 같은 종래의 쌍동형 선체(20a, 20b)를 적용한다면 최소 부상높이(S")가 길어져 이수를 위해 큰 동력이 필요하게 된다.For reference, the
결국, 제2 실시예에 따른 위그선(100")은 최소 부상높이(S)가 짧기 때문에 작은 동력사용으로도 이수가 가능하다. 또한, 위그선(100")은 표면효과를 최대로 이용할 수 있어 운항효율을 개선시킬 수 있다. 한편, 도 11b에 도시된 바와 같이 위그선(100")이 이수하여 최소 부상높이(S)로 전진 비행시 주날개(130)의 하부에 형성된 가이드(133)의 끝단이 수면에 잠길 수 있도록 설계되어 있고, 이는 위그선(100")의 안정적인 운항을 돕는 작용을 한다. 위에서 설명한 바와 같이 제2 실시예에 따른 위그선(100")은 수상에서의 운항에 최적화된 형상을 갖는다.As a result, the
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, and all such changes and modifications are It is obvious that it belongs to the scope of the appended claims.
도 1은 종래기술에 따른 위그선의 일례를 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing an example of a wig line according to the prior art.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선의 사시도.Figure 2 is a perspective view of a wigline capable of vertical takeoff and landing according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 저면사시도.3 is a bottom perspective view of FIG. 2.
도 4는 도 2의 측면도.4 is a side view of FIG. 2;
도 5는 카나드를 설명하기 위한 개념도.5 is a conceptual diagram for explaining a canard.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선이 날개를 접은 상태를 나타내는 배면도.6 is a rear view showing a state in which a wiggline capable of vertical takeoff and landing according to the first embodiment of the present invention has folded its wings.
도 7a는 제1 프로펠러와 베인을 설명하기 위한 개념도.7A is a conceptual diagram for explaining a first propeller and a vane.
도 7b는 제1 프로펠러의 사이클릭 피치 컨트롤을 설명하기 위한 개념도.7B is a conceptual diagram for explaining the cyclic pitch control of the first propeller;
도 8은 위그선의 동력전달구조를 설명하기 위한 개념도. 8 is a conceptual diagram illustrating a power transmission structure of the wig line.
도 9는 추진용 덕트에 구비된 엘리베이터를 설명하기 위한 개념도.9 is a conceptual view for explaining the elevator provided in the propulsion duct.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 이착륙이 가능한 위그선의 작동을 설명하기 위한 개념도.10 is a conceptual view for explaining the operation of the wigline capable of vertical takeoff and landing according to the first embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 쌍동형 선체를 설명하기 위한 위그선의 배면도.11 is a rear view of a wig line for explaining a catamaran hull according to a second embodiment of the present invention.
도 12는 종래의 쌍동선을 개략적으로 도시한 도면.12 is a view schematically showing a conventional catamaran line.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 위그선 110 : 선체100: Wig ship 110: Hull
112 : 부상용 덕트 113 : 베인112: floating duct 113: vane
114 : 조종실 116 : 여객 또는 화물 탑재부114: cockpit 116: passenger or cargo compartment
117 : 카나드 118, 119 : 주선체 플랩117:
120a : 제1 쌍동형 선체 120b : 제2 쌍동형 선체120a: first twin-
130 : 주날개 132 : 주날개 플랩130: main wing 132: main wing flap
133 : 가이드 134 : 제1 링크133: guide 134: first link
135 : 제2 링크 140 : 엔진135: second link 140: engine
142 : 트랜스퍼 144a : 제1 베벨기어부142:
144b : 제2 베벨기어부 144c : 제3 베벨기어부144b: second
150 : 제1 프로펠러 152 : 로터축150: first propeller 152: rotor shaft
154 : 상부로터 156 : 하부로터 154: upper rotor 156: lower rotor
160a, 160b : 추진용 덕트 162a, 162b : 제2 프로펠러160a, 160b:
164 : 엘리베이터 170a, 170b : 수직 꼬리날개164:
172 : 러더 180 : 수평 꼬리날개 172: Rudder 180: horizontal tail wing
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