KR101220990B1 - 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치 - Google Patents

회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회전하는 전원공급선을 이용하여 비행 중인 전기비행기에 전원을 공급하는 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치에 관한 것으로서, 특히, 지상 전원에 연결되어 등속도로 고속 회전하는 전원공급선을 전기비행기의 배터리와 연결된 전원충전선과 연결시켜 이착륙 없이 비행 중인 전기비행기에 전원을 공급할 수 있는 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치에 관한 것이다.
본 발명의 구성은, 승강지지대; 상기 승강지지대에 결합되어 승강(昇降)되는 권취수단; 상기 권취수단에 결합되어 비행기로 전원을 공급해주는 전원공급부; 상기 비행기에 설치되며, 상기 전원공급부와 연결되어 전원을 공급받는 전원충전부; 및 상기 권취수단과 상기 전원공급부를 컨트롤하는 지상제어부;를 포함하여 이루어진다.

Description

회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치{POWER SUPPLY SYSTEM OF ELECTRIC AIRCRAFT USING ROTATING POWER SUPPLY LINE}
본 발명은 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원공급 커넥터가 구비되어 전원을 공급하는 전원공급선을 고속 회전시켜 상기 전원공급선의 단부가 공중을 등속도로 회전하게 하고, 상기 전원공급 커넥터를 비행 중인 전기비행기에 구비된 전원충전선과 연결하여 비행중인 비행기로 전원을 공급할 수 있는 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 비행기는 이륙 후 고도가 상승할수록 많은 에너지가 소비되며, 전기비행기도 이를 위해 대용량의 축전지나 보조동력장치를 탑재하여야 한다.
이러한 장치는 비행기의 상승 후에는 비행에는 사용되지 않아 부피와 무게만 차지하게 되며, 항공기의 운용 효율성을 떨어뜨리게 된다. 만약 비행기가 이륙 후 상승시에 소요되는 에너지를 지상으로부터 공급받을 수 있게 되면 운용 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 전기비행기의 고도상승 비행시 소요되는 전기에너지를 비행기에 탑재된 배터리로부터 공급받지 않고, 지상으로부터 공급받아 사용함으로써 전기비행기의 운용효율성을 향상시킨 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 목적을 위해 전기비행기의 축전지를 착륙하지 않고, 비행 상태에서 충전할 수 있도록 구성한 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치는, 승강지지대; 상기 승강지지대에 결합되어 승강(昇降)되는 권취수단; 상기 권취수단에 결합되어 비행기로 전원을 공급해주는 전원공급부; 상기 비행기에 설치되며, 상기 전원공급부와 연결되어 전원을 공급받는 전원충전부; 및 상기 권취수단과 상기 전원공급부를 컨트롤하는 지상제어부;를 포함하여 이루어짐으로써 달성된다.
이때, 상기 권취수단의 중심이 상기 승강지지대에 결합되어 승강하되, 상기 승강지지대의 외주면에는 제1나선부가 형성되고, 상기 제1나선부에 결합되는 상기 권취수단의 내주면에는 제2나선부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 권취수단에는 상기 권취수단에는 상기 권취수단을 승강시키는 승강구동부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승강지지대의 상부에는 상승한 상기 권취수단이 상기 승강지지대와 분리되는 것을 방지하는 이탈방지편이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전원공급부는 상기 권취수단에 내설되는 권취릴; 상기 권취릴에 권취되어 풀림·감김 길이가 조절되는 전원공급선; 및 상기 전원공급선의 일단부에 결합되는 전원공급 커넥터;를 포함하여 이루어지며, 상기 전원공급선의 일단부에는 상기 전원공급선의 회전시 상기 전원공급선의 일단부를 수평각 이상으로 상승시키는 상승가이드편이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원충전부는 상기 비행기의 배터리와 연결되는 전원충전선; 및 상기 전원충전선의 일단부에 형성되어 상기 전원공급부와 결합되는 결합지지수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리와 전원충전선 사이에는 상기 배터리로부터 상기 전원충전선을 분리할 수 있는 연결해제수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 권취수단의 일측에는 상기 권취수단의 회전시 상기 권취수단의 회전축이 일정하게 유지되는 것을 보조하는 수평지지추가 더 구비되고, 상기 승강지지대의 하부에는 상기 승강지지대가 고정결합되는 지상지지대가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지상지지대에는 상기 승강지지대의 결합된 자세와 회전시 진동을 측정하는 센서가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 회전하는 전원공급선을 통하여 전기비행기에 전원을 공급하여 전기비행기를 일정 고도까지 외부전원으로 상승시킬 수 있고, 이에 사용되는 전원발생장치를 비행기에 별도로 탑재하지 않아도 되므로 전기비행기의 중량을 크게 감소시킬 수 있으며, 전기비행기가 비행상태에서 전원공급선에 접촉하여 비행기에 탑재된 축전지를 충전하여 비행을 계속할 수 있어 이착륙 없이 장기간 비행을 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치의 일실시예에 의한 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치의 일실시예에 의한 전원충전부의 구성을 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 승강지지대(100); 상기 승강지지대(100)에 결합되어 승강(昇降)되는 권취수단(200); 상기 권취수단(200)에 결합되어 비행기로 전원을 공급해주는 전원공급부(400); 상기 비행기에 설치되며, 상기 전원공급부(400)와 연결되어 전원을 공급받는 전원충전부(500); 및 상기 권취수단(200)과 상기 전원공급부(400)를 컨트롤하는 지상제어부(600);를 포함하여 이루어진다.
상기 권취수단(200)에는 상하 길이방향으로 중공이 형성되며, 상기 권취수단(200)의 중공이 상기 승강지지대(100)의 외주면에 결합되어 승강하되, 상기 승강지대(100)의 상단부를 제외한 외주면에는 제1나선부가 형성되고, 상기 제1나선부에 결합되는 상기 권취수단(200)의 내주면에는 제2나선부가 형성되도록 구성할 수 있다.
또한, 미도시 하였으나, 상기 권취수단(200)의 내부 또는 외부 중 적어도 어느 한 곳에는 상기 권취수단(200)을 승강시키는 승강구동부가 더 구비된다.
상기 승강구동부는 복수 개의 기어와 내치합 및 외치합 되도록 결합하여, 정회전시 상기 권취수단(200)이 상승하고, 역회전시 상기 권취수단(200)이 하강하도록 구성할 수 있다.
또는, 상기 승강지지대(100) 및 상기 권취수단(200)을 고정결합하고, 상기 승강지지대(100)가 상기 승강구동부에 의해 안테나 방식으로 승강되도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 권취수단(200)이 고정결합된 상기 승강지지대(100)의 상단부는 내부에 베어링이 결합되어 회전가능하게 결합하는 것이 바람직하며, 상기 승강구동부에 의해 회전시키거나 상기 승강지지대(100)를 회전시키기기 위한 별도의 회전구동수단을 구비할 수 있다.
또한, 상기 승강지지대(100)의 상부에는 상승한 상기 권취수단(200)이 상기 승강지지대(100)와 분리되는 것을 방지하는 이탈방지편(110)이 더 구비된다.
이때, 상기 권취수단(200)의 상부 외주면에는 결합돌기를 구성하고, 상기 이탈방지편(110)의 하부에는 상기 권취수단(200)의 결합돌기에 대응되는 결합홈을 형성하고 상기 이탈방지편(110)도 회전가능하게 구성함으로써, 상승한 상기 권취수단(200)의 상부가 상기 이탈방지편(110)의 하부에 결합되어 회전할 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 승강지지대(100)를 일정한 높이로 형성하고, 상기 승강지지대(100)의 상부에 상기 권취수단(200)을 회전가능하게 결합하여 구성할 수 있다.
이때, 상기 권취수단(200)은 승강되지 않고, 상기 지상제어부(600)에 의해 일정한 높이에 위치하여 회전 및 정지 운동만 하게 된다.
상기 전원공급부(400)는 상기 권취수단(200)에 내설되는 권취릴(410); 상기 권취릴(410)에 권취되어 상기 지상제어부(600)에 의해 풀림·감김 길이가 조절되는 전원공급선(420); 및 상기 전원공급선(420)의 일단부에 결합되는 전원공급 커넥터(430);를 포함하여 이루어지며, 상기 전원공급선(420)의 일단부에는 상기 전원공급선(420)의 회전시 상기 전원공급선(420)의 일단부를 수평각 이상으로 상승시키는 상승가이드편(440)이 더 구비된다.
상기 권취릴(410)은 상기 권취수단(200)의 회전시 작동하도록 구성하는 것이 바람직하며, 상기 권취수단(200)의 회전시 상기 권취릴(410)에 권선된 상기 전원공급선(420)이 풀리면서 회전운동을 하게 된다.
상기 전원공급선(420)의 단부에는 상기 전원공급 커넥터(430)가 구비되며, 상기 권취수단(200)의 회전시 상기 권취수단(200)의 높이 이상으로는 상기 전원공급 커넥터(430)가 상승하지 못하므로 상기 상승가이드편(440)을 부착하고, 이의 양력을 제어하여 상기 전원공급선(420)의 단부를 수평각도 이상으로 상승시킬 수 있다.
상기 전원공급 커넥터(430)는 다양한 형상으로 제작할 수 있으나, 고속 회전시 비행기에서 인출되는 전원충전선(510)의 단부에 구비된 결합지지수단(520)과 견고히 결합되어야 하므로, 원형보다는 각형으로 제작하고, 복수 개의 결합 돌기를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 전원충전부(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 비행기의 배터리와 연결되는 전원충전선(510); 및 상기 전원충전선(510)의 일단부에 형성되어 상기 전원공급 커넥터(430)와 결합되는 결합지지수단(520);을 포함하여 이루어진다.
상기 겹합지지수단(520)은 고속 회전하는 상기 전원공급 커넥터(430)를 용이하게 캐치할 수 있도록 갈코리 형상, 또는 그물 등으로 제작할 수 있으며, 상기 전원공급 커넥터(430)와 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 배터리와 상기 전원충전선(510) 사이에는 비상시 상기 전원공급선(420)과 상기 전원충전선(510)을 분리할 수 있도록 상기 배터리로부터 상기 전원충전선(510)의 연결을 해제할 수 있는 연결해제수단(530)이 더 구비된다.
상기 연결해제수단(530)은 비행기에 구비된 제어부에 의해 작동되는 폭약절단장치 등으로 구성하거나, 개폐가능한 연결고리로 구성할 수 있다.
한편, 상기 권취수단(200)의 일측에는 상기 권취수단(200)의 회전시 상기 권취수단(200)의 회전축이 편심(偏心)되지 않고, 중심을 유지하며 회전할 수 있도록 보조하는 수평지지추(300)가 더 구비되고, 상기 승강지지대(100)의 하부에는 상기 승강지지대(100)가 고정결합되는 지상지지대(700)가 더 구비될 수 있다.
상기 수평지지추(300)의 무게 및 결합위치는 상기 권취수단(200) 또는 상기 승강지지대(100)의 회전력을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
상기 지상지지대(700)에는 상기 승강지지대(100)의 결합된 자세와 회전시 진동을 측정하는 센서가 더 구비될 수 있으며, 상기 센서를 통해 상기 승강지지대(100)의 수직 또는 수평 각을 측정하여 상기 승강지지대(100) 또는 상기 권취수단(200)의 회전 중심각(기준각)을 측정할 수 있으며, 진동을 측정하여 상기 승강지지대(100) 또는 상기 권취수단(200)의 회전시 편심(偏心) 여부를 확인할 수 있다.
본 발명은 지상에 길게 상기 전원공급선(420)을 고속으로 회전시킬 수 있는 장치를 설치하고, 상기 전원공급선(420)의 말단 부분에 상승가이드편(440)을 장착한 상태에서 상기 전원공급선(420)을 고속으로 회전시키면 상기 전원공급선(420)은 원심력으로 수평 공중 비행을 하게 되며, 상기 상승가이드편(440)의 양력을 제어하여 상기 전원공급선(420) 말단의 고도를 더욱 상승시킬 수 있게 된다. 이 상태에서 (전기)비행기가 선회를 하며, 상기 전원공급선(420)의 말단에 항공기의 전원충전선(510)을 연결하여 전원을 공급받을 수 있게 된다. (전기)비행기는 상기 전원공급선(420)을 통하여 입력되는 전력으로 추진력을 얻어 일정 고도까지 올라간 후 상기 전원공급선(420)을 분리하여 계획된 비행을 수행한다.
이상에서 살펴본 본 발명의 작동상태를 알아보면 다음과 같다.(도 1, 도 2 참조)
1) 상기 권취수단(200) 또는 상기 승강지지대(100)를 회전시키며, 상기 전원공급선(420)의 말단이 일정 고도와 궤도를 유지하도록 한다.
2) 전기비행기는 선회비행을 하며, 상기 전원공급선(420) 말단의 후미를 따라 비행한다.
3) 전기비행기는 상기 전원충전선(510)을 기체 밖으로 내리고 안정된 비행을 유지한다.
4) 전기비행기의 고도를 동력선의 말단 위로 올리고, 상기 전원공급 커넥터(430)와 상기 결합지지수단(520)이 연결되도록 한다.
5) 상기 전원공급 커넥터(430)와 비행기의 상기 결합지지수단(520)이 연결되면, 지상에서는 전원을 인가하고 전기비행기는 상기 전원공급 커넥터(430)를 통하여 들어오는 전원을 추진장치로 전달하여 추진력을 얻어, 항공기의 고도를 조정하거나, 탑재된 축전지를 충전한다.
6) 전기비행기는 고도 상승이나 내부 축전지 충전 등의 목적이 달성되면, 상기 전원공급 커넥터(430)와 상기 결합지지수단(520)을 분리하고, 전기비행기는 안전지역으로 이동한다.
7) 지상에서는 상기 전원공급부(400)로 인가되는 전원을 차단하고, 회전을 유지하며 상기 전원공급선(420)을 회수하거나, 다음 비행기를 위해 대기한다.
100 : 승강지지대 110 : 이탈방지편
200 : 권취수단
300 : 수평지지추
400 : 전원공급부 410 : 권취릴
420 : 전원공급선 430 : 전원공급 커넥터
440 : 상승가이드편
500 : 전원충전부 510 : 전원충전선
520 : 결합지지수단 530 : 연결해제수단
600 : 지상제어부
700 : 지상지지대

Claims (11)

  1. 승강지지대;
    상기 승강지지대에 결합되어 승강(昇降)되는 권취수단;
    상기 권취수단에 결합되어 비행기로 전원을 공급해주는 전원공급부;
    상기 비행기에 설치되며, 상기 전원공급부와 연결되어 전원을 공급받는 전원충전부; 및
    상기 권취수단과 상기 전원공급부를 컨트롤하는 지상제어부;를 포함하며,
    상기 권취수단의 중심이 상기 승강지지대에 결합되어 승강하되, 상기 승강지지대의 외주면에는 제1나선부가 형성되고, 상기 제1나선부에 결합되는 상기 권취수단의 내주면에는 제2나선부가 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 권취수단에는,
    상기 권취수단을 승강시키는 승강구동부가 더 구비된 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 승강지지대의 상부에는,
    상승한 상기 권취수단이 상기 승강지지대와 분리되는 것을 방지하는 이탈방지편이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전원공급부는,
    상기 권취수단에 내설되는 권취릴;
    상기 권취릴에 권취되어 풀림·감김 길이가 조절되는 전원공급선; 및
    상기 전원공급선의 일단부에 결합되는 전원공급 커넥터;
    를 포함하여 이루어진 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전원공급선의 일단부에는,
    상기 전원공급선의 회전시 상기 전원공급선의 일단부를 수평각 이상으로 상승시키는 상승가이드편이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전원충전부는,
    상기 비행기의 배터리와 연결되는 전원충전선; 및
    상기 전원충전선의 일단부에 형성되어 상기 전원공급부와 결합되는 결합지지수단;
    을 포함하여 이루어지는 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 배터리와 전원충전선 사이에는,
    상기 배터리로부터 상기 전원충전선을 분리할 수 있는 연결해제수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  9. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권취수단의 일측에는,
    상기 권취수단의 회전시 상기 권취수단의 회전축이 일정하게 유지되는 것을 보조하는 수평지지추가 더 구비된 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  10. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 승강지지대의 하부에는,
    상기 승강지지대가 고정결합되는 지상지지대가 더 구비된 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 지상지지대에는,
    상기 승강지지대의 결합된 자세와 회전시 진동을 측정하는 센서가 더 구비된 회전 전원공급선을 이용한 전기비행기의 전원공급장치.
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