KR101049178B1

KR101049178B1 - 약품살포용 무인 비행선

Info

Publication number: KR101049178B1
Application number: KR1020080103685A
Authority: KR
Inventors: 송용규
Original assignee: 한국항공대학교산학협력단
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2011-07-14
Also published as: KR20100044519A

Abstract

본 발명은 농약 등 액체형 약제를 살포하는 비행선에 관한 것으로, 특히 비행선의 운동성능을 크게 향상시킨 약품살포용 무인 비행선에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 실시예에 따른 비인 약품살포용 비행선에는 부상기체가 채워지는 기낭부의 후방에 비행방향을 조절하는 조작타부가 결합되고, 하부에 프레임 본체가 결합되며, 기낭부를 상승시키도록 프레임 본체의 좌, 우측으로 연장형성되는 각 로터프레임에 기낭부의 수평면과 평행한 면상에서 회전가능하게 결합되는 부상로터 및 부상로터와 벨트로 연결되어 회전력을 전달하는 동력원이 구비되는 부상부와, 프레임 본체에는 액체형 약품을 살포하는 살포부 및 조작타부, 부상부 및 살포부의 작동을 제어하는 제어부가 구비된다.

이로써, 비행선에 부상부가 구비됨으로써 비행선의 상승과 하강의 즉시적인 제어가 가능하여 조정성이 개선되어, 가능한 낮은 고도를 안정되게 유지하며 약품을 살포할 수 있는 효과를 갖는다.

비행선, 농약, 무인

Description

약품살포용 무인 비행선{airship for spraying liquid}

비행선은 날개에 양력을 발생하게 하는 구조에 의하지 않고, 헬륨이나 수소 등 공기보다 비중이 작은 기체를 주머니에 담아 부양시키는 구조를 가지고 있다. 유사한 개념으로 기구가 있으나, 이 기구와는 달리 추진장치와 조종장치를 갖추고 있는 점에서 차이가 있다.

이러한 비행선은 비행기보다 항속력과 적재량이 우수하여, 비행기보다 상대적으로 저렴한 가격으로 운영할 수 있어 실용적이다. 이러한 장점을 활용하여 넓은 경작지에 대한 약품의 살포 용도로 활용되어, 대한민국 특허발명 제10-0285237호(약품살포용 비행선 시스템 및 비행선의 약품살포 방법)에는 기체(1)의 보조기낭(2)과 수직 및 수평핀(4)으로 비행이 가능하고, 기체의 하부에 곤돌라(5)가 고정되는 구성이 기재되어 있다. 또한, 곤돌라(5)의 후단에는 프로펠러(3)가 구비되어 추진력을 얻으며, 이 곤돌라(5)의 내부에는 약품살포 시스템 등이 탑재되는 것으로 기재되어 있다.

이러한 비행선은 오랜 기간 공중에 체류하면서 넓은 면적에 약품을 살포할 수 있게 되나, 보조기낭의 부력 조절에 의한 비행선의 상승과 하강은 신속하게 이루어지지 못하는 단점을 가지는 것이다.

특히, 약품을 소진한 비행선을 회수할 때, 신속한 하강을 위하여 보조기낭에서 기체를 과도하게 제거하면 비행선이 지면에 접할 때 충격에 의하여 곤돌라 부분이 파손될 위험이 있는 것이다.

또한, 수직핀에 의한 비행선의 선회반경은 매우 큰 것으로 직선 왕복하여 약품을 농작물에 고르게 살포하여야하는 비행선의 루트 설정에 제약이 되는 문제도 있다. 이렇듯 비행선의 운동성능의 저하에 따라 낭비되는 시간의 손실과 적정 비행 경로의 설정이 어려운 단점을 가지는 것이다.

또한, 1회에 살포되는 액체형 약품을 싣고 상승하기 위해서는 기체의 크기가 약품의 부피에 따라 증대되어야 하는 것이고, 기체의 부피가 증대할수록 기체의 제작에 소요되는 비용과 더불어 단면적 증대에 의하여 항력이 커지는 문제도 갖게 된다. 즉, 약품의 부피를 증대시켜 기체가 거대하게 제작될 때, 상공에서 불어오는 바람의 영향을 받아 비행선이 정해진 루트를 따라 비행하기 어려운 문제가 있다. 이로써 정해진 루트에 따라 신속하게 이동되며 약품을 살포하지 못하여 약품이 제대로 살포되지 아니한 구역이 발생하게 된다.

또한, 공중에서 노즐 등으로 살포되는 액체형 약품은 농작물에까지 낙하하는 동안 바람에 의하여 날려 흩어지는 문제가 있다. 즉, 목적하는 위치에 정해진 분량의 약품을 투입하기 위해서는 사람이 직접 분사하는 약품의 양보다 많은 분량을 공중에서 살포하여야하므로 약품이 낭비되는 것이다.

한편, 바람이 거의 없는 대기 환경에서 종래의 비행선을 이용하여 약품을 살포하는 경우에는, 비행선에서 약품이 바로 아래로 떨어져, 살포된 약품은 농작물의 상부에 다량 접촉되고 하부에까지는 이르지 못하게 되는 문제가 있다. 이때, 살포된 약물이 병충해 방지용 농약인 경우, 농약이 닿지 아니하는 농작물의 하부에는 병충해를 예방할 수 없게 된다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 약품을 살포하는 비행선의 운동성을 증대시키는 목적을 갖는다.

보다 구체적인 목적으로 살포될 약품의 하중을 감당하여 비행선의 상승력을 증대시키며, 살포를 마친 비행선의 하강이 신속하게 이루어지면서도 안정적인 착륙이 가능하게 하는 목적을 갖는다.

또한, 약품의 배출로 인한 비행선의 무게중심 이동을 줄여 안정적인 비행이 이루어지게 하는 목적을 갖는다.

또한, 측면에서 바람이 불어오는 경우에도 비행 경로에서 크게 이탈되지 아니하게 하는 목적을 갖는다.

또한, 비행선의 선회반경을 줄여 신속한 선회가 가능하게 하는 목적을 갖는다.

한편, 살포되는 약품이 농작물에 신속하게 접촉할 수 있도록 하며, 바람이 거의 없는 경우에도 농작물의 하부에까지 약품이 도달할 수 있게 하는 목적도 갖는다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시예로 부상기체가 채워지는 기낭부의 후방에 비행방향을 조절하는 조작타부가 결합되고, 하부에 프레임 본체가 결합되며, 상기 기낭부를 상승시키도록 상기 프레임 본체의 좌, 우측으로 연장형성되는 로터프레임에 상기 기낭부의 수평면과 평행한 면상에서 회전가능하게 결합되는 부상로터 및 상기 부상로터와 벨트로 연결되어 회전력을 전달하는 동력원이 구비되는 부상부와, 상기 프레임 본체에는 액체형 약품을 살포하는 살포부 및 상기 조작타부, 상기 부상부 및 상기 살포부의 작동을 제어하는 제어부가 구비되는 것을 특징으로 하는 약품살포용 무인 비행선을 제시한다.

또한, 상기 살포부에는 상기 약품이 보관되는 약품통과, 상기 약품통의 약품을 공급받아 고압으로 전달하는 가압장치 및 상기 가압장치에서 유입된 약품이 하방으로 분사되도록 상기 프레임 본체의 좌우 측으로 길게 연장형성되는 분사봉이 구비되되, 상기 분사봉은 상기 부상로터의 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 약품살포용 무인 비행선을 제시한다.

또한, 상기 부상로터의 양력 중심점과, 상기 약품통은 상기 약품살포용 무인 비행선의 무게중심 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 약품살포용 무인 비행선을 제시한다.

또한, 상기 프레임 본체의 전방 양측에는 상기 제어부에 의하여 요잉 각도가 조정되는 있는 추진부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 약품살포용 무인 비행선을 제시한다.

또한, 상기 조작타부에 구비되는 하부 수직안정판에는 상기 제어부에 의하여 회전이 제어되는 테일팬이 구비되는 것을 특징으로 하는 약품살포용 무인 비행선을 제시한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 약품살포용 무인 비행선에 따르면 비행선에 부상부가 구비됨으로써 비행선의 상승과 하강의 즉시적인 제어가 가능하여 조정성이 개선되어, 가능한 낮은 고도를 안정되게 유지하며 약품을 살포할 수 있는 효과를 갖는다.

더하여, 비행선의 상승속도와 하강속도를 크게 얻을 수 있으면서도 무거운 약품통을 싣고 부상하여야하는 비행선의 크기를 대폭 줄일 수 있어 항력을 줄일 수 있으며, 특히 바람이 부는 날에 비행선이 적게 영향을 받아 안정된 비행이 가능해지는 효과도 갖는다.

한편, 부상로터의 양력 중심점과 약품통은 가능한 비행선의 무게중심 하부에 위치됨으로써 부상로터의 양력에 의한 비행선의 피치의 변화가 최소되고, 약품의 살포에 따라 줄어드는 약품통의 무게로 인하여 비행 특성이 변화되는 현상을 줄여 비행선의 자세 제어가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 살포부의 분사봉이 부상로터의 하부에 구비됨으로써, 분사봉에서 분사되는 약품이 하강기류에 의하여 지면을 향하여 빠르게 이동되어, 목적하는 위치에 정확한 분량만큼 약품을 투여할 수 있게 되는 효과를 가지게 된다. 나아가, 부상로터에서 발생하는 하강기류에 의하여 농작물이 흔들리게 되므로, 위에서 살포되어 지면으로 이동하는 약품이 농작물의 하부에까지 충분하게 전달될 수 있게 되어, 약품이 농작물에 고르게 뿌려지는 효과도 갖는다.

한편, 요잉 각도 변화가 가능한 추진부가 더 구비됨에 따라, 비행선의 선회를 적극 유도하여 비행선의 선회 반경을 작게 하며, 비행선에 측풍이 불어올 때 비행선의 비행 경로를 유지하는데 매우 유리한 효과를 갖는다.

한편, 테일팬이 더 구비되는 경우, 비행선의 선회 반경이 더욱 작아지게 되어 비행선의 운동성이 더욱 향상되는 효과를 갖는다.

이하, 첨부도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명인 약품살포용 무인 비행선의 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 약품살포용 무인 비행선의 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선에 구비된 프레임 본체 부분의 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 약품살포용 무인 비행선(100)에는 헬륨 등 공기보다 가벼운 부상기체가 내부에 채워지는 기낭부(1)와, 이 기낭부의 하부에는 부상부(3), 살포부(4), 제어부가 포함되는 프레임 본체(10)가 구비된다.

이때, 기낭부(1)는 통상적인 연식 기낭이거나, 그 크기가 커져 충분한 강성이 요구되는 등의 필요에 따라 경식 기낭일 수 있다. 또한, 내부에는 도시되지 아니하였으나 다수의 공기주머니로 구획되어 각 구획된 공기주머니에 부상기체가 채 워지도록 구성될 수도 있는 것이다.

한편, 기낭부(1)는 대체로 전후 방향(x축 방향)로 유선형을 가지게 형성되어 항력을 줄이며, 기낭부(1)의 후미에는 비행방향을 조절하기 위한 조작타부(2)가 결합된다.

이때, 조작타부(2)는 수직안정판(21)과 수평안정판(22)이 상하 좌우에 각각 결합되어 십자 형태를 가진다. 이때, 수직안정판(21)의 후단에는 러더(211)가 결합되어 있고, 수평안정판(22)의 후단에는 엘리베이터(221)가 결합되어 각각 선회와 전방 상승 및 하강을 조절할 수 있게 된다. 한편, 이러한 조작타부는 십자형 외에 “Y”자 형상 등 일반적으로 널리 사용되는 다양한 형상을 가질 수 있다.

한편, 프레임 본체(10)는 견고한 트러스 골조로 이루어져 있으며, 골조의 하부에는 지면을 향하여 지지다리(11)가 형성되어 있다. 이 프레임 본체에는 구비되는 부상부(3)는 기낭부(1)의 상승과 하강이 신속하게 이루어지도록 기낭부의 부력에 더하여 상승력을 제공하며, 살포부(4)는 비행선(100)의 비행 중에 액체형 약품을 지상을 향하여 살포한다.

또한, 프레임 본체(10)에는 제어부가 내부에 구비되는 유선형인 곤돌라(12)가 더 구비된다. 이때, 곤돌라(12)의 내부에는 제어부 외에 부상부를 작동하기 위한 연료통 또는 전지를 더 구비하고 있으며, 곤돌라의 측면에는 추후 자세히 설명되는 추력부가 더 구비될 수 있다.

한편, 도 4는 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선의 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

곤돌라의 내부에 구비되는 제어부(5)에는 지상에 위치한 사용자의 조작명령을 무선 통신으로 수신받아 조작타부, 부상부 등을 작동시키는 조작명령모듈(51)과, 사용자의 설정에 따라 정해진 비행경로를 따라 비행하며 스스로 비행선의 자세제어를 위한 자동비행모듈(52) 및 살포부의 작동을 제어하는 살포작동명령모듈(52)이 서로 연계되어 있다.

조작명령모듈(51)은 사용자가 일반적인 R/C 수단을 이용한 무선 통신을 이용하여 비행선의 비행이 이루어지도록 하는 것이고, 추후 설명되는 추진부와 테일팬의 작동 또한 이러한 R/C 방식으로 제어되는 것이다.

또한, 자동비행모듈(52)은 일반적으로 널리 사용되는 알고리즘에 의하여 사용자가 미리 설정해둔 비행경로를 따라 비행선을 비행시키면서 약품의 살포가 이루어지도록 하는 것이다. 이때, 비행선의 위치, 자세를 파악하기 위하여 GPS 수신장치, 자이로, 고도계 등을 구비되고, 이들로부터 얻어지는 데이터로부터 비행경로 등 자료를 비교하여 연계된 자동비행모듈로 비행선의 자세와 경로를 바꿀 수 있는 것이다.

한편, 살포작동명령모듈(52)은 조작명령모듈 또는 자동비행모듈과 연계되어 약품을 살포하거나 중지시킬 수 있다. 이때 조작명령모듈과 연계되는 동안에는 사용자의 별도의 조작명령에 의하여 약품을 살포하도록 추후 설명되는 가압장치에 작 동명령을 내리는 것이고, 자동비행모듈과 연계되는 경우에는 비행선이 미리 설정된 비행 경로에서 가압장치가 작동되게 할 수 있다.

이러한 제어부(5)의 작동을 위한 알고리즘은 널리 사용되는 통상적인 것으로, 그 일예로 대한민국 특허발명 제10-0285237호 등이 다수가 공지되어 있어 자세한 설명은 생략한다.

한편, 도 2와 도 3을 참고하여 설명하면, 부상부(3)에는 회전력을 제공하는 동력원(31)과, 이 동력원의 회전력을 이용하여 프레임 본체(10)의 양측에서 회전함으로써 양력을 얻어 비행선을 상승시키는 부상로터(32)가 구비된다.

즉, 부상로터(32)는 프레임 본체의 양측으로 길게 연장형성되는 로터프레임(13)에서 지면과 대략 수직인 회전축(z축 방향) 상에 회전가능하게 결합된 로터로, 헬리콥터의 메인 로터와 마친가지로 회전시 양력을 발생하는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 부상로터(32)는 프레임 본체(10)의 양측에 대칭되며 서로 반대방향으로 회전함으로써 비행선(100)에 요잉 운동을 발생시키는 토크를 상쇄하게 된다.

한편, 부상로터에는 헬기에 통상적으로 널리 사용되는 스와시플레이트(도시 생략)를 이용하여 부상로터의 각도를 변경할 수 있도록 구성할 수 있다.

이러한 부상로터가 더 구비됨으로써 비행선의 상승속도와 하강속도를 빠르게 얻을 수 있으면서도, 무거운 약품통을 싣고 부상하여야하는 비행선의 크기를 대폭 줄일 수 있게 된다. 즉, 약품통과 연료통 등이 구비되는 프레임 본체를 기낭부의 부력과 부상부의 양력의 합으로 떠오르게 하는 것이다.

부상부(3)에 구비된 부상로터(32)의 회전을 빠르게 하여 양력을 크게 얻음으로써 비행선(100)이 신속하게 상승할 수 있게 되며, 반대로 하강시에는 부상로터(32)의 회전을 느리게 하여 신속하게 하강할 수 있는 것이다. 동력원의 회전을 제어함으로써 비행선의 상승과 하강의 즉시적인 제어가 가능해지는 것이고, 이로써 가능한 낮은 고도로 안정되게 비행하며 약품을 살포할 수 있어 약품의 손실을 최대한 줄일 수 있게 되는 것이다.

또한, 부상부(3)가 구비됨으로써 기낭부(1)를 작게 제작할 수 있어 항력을 줄일 수 있으며, 특히 바람이 부는 날에 비행선이 적게 영향을 받아 안정된 비행이 가능해지는 효과도 갖는다.

한편, 동력원(31)으로는 연소식 엔진 또는 전기 모터 엔진이 사용될 수 있다.이러한 엔진에서 얻어지는 회전력은 벨트(34) 또는 체인 등을 통하여 부상로터의 마스트(33)에 전달되는 것이다.

이러한 동력원(31)과 각 부상로터(32)의 마스트(33)간의 연결을 보다 자세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 동력원의 회전축(311)은 로터프레임의 중앙인 프레임 본체에 위치되고, 이 회전축에는 각 부상로터의 마스트(33)를 향하는 벨트가 걸린다. 또한, 로터프레임의 양끝단부분에는 비행선의 상부를 향하여 회전축인 마스트(33)가 구비되어 있으며, 이 마스트에는 풀리(331)(332)가 일체로 결합된다.

이때, 어느 한쪽의 풀리(331)에는 동력원의 회전축에서 연장된 하나의 벨트(34)가 그대로 감기고, 반대편의 풀리(332)에는 나머지 벨트(34′)가 엇갈려지게 꼬아져 걸림으로써, 회전축의 회전시 각 풀리(331)(332)는 서로 반대방향으로 회전되게 하는 것이다. 또한, 회전축은 전후방향을 축으로 하여 회전되고, 각 풀리는 상하방향을 축으로 회전하게 되므로, 뒤틀려져 이동하는 벨트(34)(34′)의 이탈을 방지하기 위한 가이드(35)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

이 경우, 프레임 본체의 중심에 위치한 단일의 동력원(31)을 이용하여 양 부상로터를 회전시키게 되므로, 양 부상로터의 회전 속도가 항상 동일하여 어느 한쪽 부상로터의 과회전으로 인한 양력을 불균형이 예방되므로 안정적인 비행이 가능해진다.

한편, 상기 살포부(4)에는 상기 약품이 보관되는 약품통(41)과, 상기 약품통의 약품을 공급받아 고압으로 전달하는 가압장치(42) 및 가압장치에서 유입된 약품이 하방으로 분사되도록 상기 프레임 본체의 좌우 측으로 길게 연장형성되는 분사봉(43)이 구비된다.

이때, 약품통(41)에 담기는 약품은 액체로 이루어진 농약 또는 비료 등이고, 가압장치(42)는 약품통에서 튜브 등을 통하여 약품을 공급받아 가압하여 분사봉(43)으로 전달하는 것이다. 이때, 가압장치는 통상의 유체펌프가 될 수 있다.

또한, 분사봉(43)은 프레임 본체(10)의 좌우로 길게 형성되는 대략 막대형상 으로 분사봉(43)의 하단에는 공급된 약품을 지면을 향하여 분사하는 노즐(431)이 복수로 구비된다. 이때, 노즐의 수는 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있는 것이며, 각 노즐을 사용자가 임의로 개폐할 수도 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 분사봉(43)은 프레임 본체의 좌우에 위치하는 부상로터(32)의 하부에 위치될 수 있다. 즉, 분사봉(43)은 로터프레임(13)의 하부에 평행하게 위치되도록 고정되는 것이다.

이 경우, 분사봉(43)에서 지면을 향하여 분사되는 약품은 부상로터(32)의 회전에 의하여 발생하는 하강기류에 의하여 지면을 향하여 빠르게 이동할 수 있게 된다. 이로써 비행선 주위에 바람이 부는 날에 약품을 살포하더라도 약품이 비산되어 손실되지 아니하고 목적하는 위치 즉, 비행선의 하부에 정확한 분량만큼 약품을 투여할 수 있게 되는 것이다.

더하여, 부상로터에서 발생하는 하강기류에 의하여 농작물이 흔들리게 되므로, 위에서 살포되어 지면으로 이동하는 약품이 농작물의 하부에까지 충분하게 전달될 수 있게 되어, 약품이 농작물에 고르게 뿌려지는 효과가 있는 것이다.

즉, 분사봉이 부상로터의 하부에 위치함으로써 원하는 위치에 정확한 양을 분사할 수 있으며, 농작물의 아래까지 분사된 약품이 닿을 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 부상로터(32)의 양력 중심점(L)과 약품통(41)은 약품살포용 무인 비행선(100)의 무게중심(G) 하부에 위치되는 것이 바람직하다.

즉, 부상로터(32)의 회전에서 얻어지는 양력이 비행선을 들어올리는 작용점인 양력 중심점(L)과, 약품이 담기는 약품통(41)은 가능한 비행선(100)의 무게중심(G) 근처에 구비되어 약력의 증감과 약품통의 무게 감소가 비행선의 자세 제어에 큰 영향을 주지 아니하는 것이 바람직하다.

이때, 부상로터(32)의 양력 중심점인 마스트(33)가 프레임 본체(10)에서 수직되게 결합되는 로터프레임(13)의 끝단에 결합된 경우에는, 이 로터프레임(13)이 프레임 본체(10)에 구비되는 위치가 비행선의 무게중심(G)에서 지면을 향하여 내린 가상 수직선 상의 하부에 위치됨으로써, 부상로터의 양력에 의한 비행선의 피치의 변화가 최소되도록 할 수 있다. 이로써, 부상로터의 급회전에 의한 양력으로 비행선이 급상승하는 경우에도 피치 변화를 최소로 하면서 안정되게 상승할 수 있는 것이다.

또한, 액체인 약품이 담기는 약품통도 비행선의 무게 중심의 하부에 가깝게 위치됨으로써 약품의 살포에 따라 줄어드는 약품통의 무게로 인하여 비행 특성이 변화되는 현상을 줄일 수 있는 것이다.

더하여, 약품통과 로터프레임이 서로 가까이에 구비됨으로써 부상로터에서 얻어지는 양력이 약품통의 상승에 바로 적용될 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 6은 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선에 채용된 추진부의 개략적인 사시도이다.

프레임 본체(10)의 전방 양측에는 상기 제어부(5)에 의하여 요잉 각도 변경 이 가능한 추진부(6)가 구비될 수 있다.

이때, 추진부(6)는 종래의 비행선에서 곤돌라 측면에 구비되어 대기 중의 공기를 후방으로 밀어내어 비행선을 전방으로 전진시키는 추진용 프로펠러와 유사한 기능과 구조를 가지는 것이다. 이에 더하여 본 발명의 실시예에 따른 추진부(6)에 구비되는 추진프로펠러(61)는 그 추진 방향을 좌우로 변경하여, Z축을 회전축으로 가지는 요잉 각도가 변경될 수 있는 것이다.

보다 구체적으로 설명하면, 프레임 본체의 전방에서 양측으로 길게 구비되는 가로프레임(62)이 구비되고, 이 가로프레임(62)의 끝단에는 상하 방향의 회동축(Z축)을 가지는 보조프레임(63)이 결합된다. 이 보조프레임의 끝단에는 제어부(5)에 의하여 회전 속도를 제어할 수 있는 전동모터(64)가 결합되고, 이 전동모터에 추진프로펠러(61)가 결합되어 있다.

이때, 가로프레임(62)의 끝단에 결합된 보조프레임(63)은 통상적인 R/C 장치에서 사용되는 서보(도시 생략)를 이용하여 무선으로 요잉 각도를 조절하거나, 제어부의 작동신호에 따라 작동되는 서보를 통하여 요잉 각도가 조절되도록 구성할 수 있다.

이 경우, 추진부(6)의 요잉 각도 변화로 비행선의 선회를 적극 유도할 수 있게 되므로 비행선의 선회 반경을 작게 할 수 있다. 특히, 바람이 비행선의 측면에서 불어올 때, 추진프로펠러의 방향을 바람이 불어오는 방향과 최대한 근접하게 조정함으로써, 러더와 함께 비행선의 비행 경로를 유지와 호버링에 있어 매우 유리하 게 된다.

이로써, 바람이 있는 날에 일정한 경로를 따라 약품을 분사하여야 하는 경우에도 비행선은 안정되게 비행경로를 따라 이동할 수 있게 되는 것이다.

한편, 추진부(6)는 가로프레임(62)이 회동가능하게 프레임 본체(10) 또는 곤돌라(12)에 결합되어 추진프로펠러(61)의 피칭 각도(Y축을 회전축으로 갖는 회동 각도)를 변경할 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 추진부의 피칭 각도의 변경도 제어부에 의하여 작동되는 통상적인 R/C 서보를 이용할 수 있다.

이 경우, 추진부(6)는 수평안정판의 엘리베이터와 함께 연동되어 비행선의 상승과 하강이 보다 신속하게 이루어질 수 있는 것이다.

한편, 도 7은 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선의 조작타부와 테일팬을 나타낸 측면도이다.

비행선의 선회 반경을 줄여 선회에 소요되는 시간을 절약할 수 있도록, 조작타부(2)에 구비되는 수직안정판(21)에는 상기 제어부(5)에 의하여 회전이 제어되는 테일팬(7)이 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 전술된 바와 같이 조작타부의 수직안정판(21)이 상하로 결합되는 경우 하부 수직안정판 또는 상부 수직안정판에는 일부 헬기에서 사용되는 테일팬(7)이 구비되어 선회 반경을 줄일 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 수직안정판(21)에는 관통공(222)이 형성되고, 이 관통공의 내부에는 수직안정판과 나란한 면에서 회전하는 테일로터(71)가 더 구비되는 것이다. 이때, 테일로터(71)는 제어부(5)의 조작 신호에 의하여 회전 방향과 회전 속도의 변경이 가능한 서보 모터(73)가 관통공(222) 주변에 설치된 프레임(72)의 중앙에 결합되어 있으며, 이 서보 모터(73)에 테일로터(71)가 결합되어 비행선의 회전 방향에 따라 회전되며 선회를 돕게 되는 것이다.

이 경우, 테일팬에 의하여 비행선의 선회 반경이 작아지게 되므로, 넓은 평탄지에 대한 직선 왕복 비행시 선회가 신속하게 이루어지는 것이다.

나아가, 전술된 바와 같이 적당한 좌우각도로 변경되는 추진부(6)와 함께 사용되는 경우보다 신속한 선회가 가능하며, 비행선의 측면에서 바람이 불어오는 경우에 추진방향이 좌우로 변경되는 추진부(6)와 함께 비행 자세를 제어하기가 더욱 용이해지는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 약품살포용 무인 비행선의 측면도.

도 2는 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선에 구비된 프레임 본체 부분의 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 부상부의 벨트 연결 관계를 개략적으로 보인 사시도.

도 4는 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선의 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 5는 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선의 사용상태를 도시한 정면도.

도 6은 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선에 채용된 추진부의 개략적인 사시도.

도 7은 도 1에 도시된 약품살포용 무인 비행선의 조작타부와 테일팬을 나타낸 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 비행선 G : 무게중심

1 : 기낭부

2 : 조작타부

21 : 수직안정판 211 : 러더 22 : 수평안정판

221 : 엘리베이터 222 : 관통공

10 : 프레임 본체 11 : 지지다리 13 : 로터프레임 12 : 곤돌라

3 : 부상부

31 : 동력원 311 : 회전축 32 : 부상로터

33 : 마스트 331,332 : 풀리 34,34′: 벨트

35 : 가이드 L : 양력 중심점

4 : 살포부

41 : 약품통 42 : 가압장치 43 : 분사봉 431 : 노즐

5 : 제어부

51 : 조작명령모듈 52 : 자동비행모듈 53 : 살포작동명령모듈

6 : 추진부

61 : 추진프로펠러 62 : 가로프레임 63 : 보조프레임

64 : 전동모터

7 : 테일팬

71 : 테일로터 72 : 프레임 73 : 서보 모터

Claims

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부상기체가 채워지는 기낭부(1)의 후방에 비행방향을 조절하는 조작타부(2)가 결합되고, 하부에 프레임 본체(10)가 결합되며, 상기 기낭부(1)를 상승시키도록 상기 프레임 본체(10)의 좌, 우측으로 연장형성되는 로터프레임(13)에 상기 기낭부(1)의 수평면과 평행한 면상에서 회전가능하게 결합되는 부상로터(32) 및 상기 부상로터(32)와 벨트(34)으로 연결되어 회전력을 전달하는 동력원(31)이 구비되는 부상부(3); 상기 프레임 본체(10)에는 액체형 약품을 살포하는 살포부(4); 및 상기 조작타부(2), 상기 부상부(3) 및 상기 살포부(4)의 작동을 제어하는 제어부(5);가 구비되는 약품살포용 무인 비행선에 있어서,

상기 살포부(4)는 상기 약품이 보관되는 약품통(41), 상기 약품통(41)의 약품을 공급받아 고압으로 전달하는 가압장치(42), 상기 가압장치(42)에서 유입된 약품이 하방으로 분사되도록 상기 프레임 본체(10)의 좌우 측으로 길게 연장되고 상기 부상로터(32)의 하부에 위치하는 분사봉(43)을 구비하는 것을 특징으로 하는 약품살포용 무인 비행선.
제2항에서,

상기 부상로터(32)의 양력 중심점(L)과, 상기 약품통(41)은 상기 약품살포용 무인 비행선의 무게중심(G) 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 약품살포용 무인 비행선.
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