KR101229211B1 - Fluid jet propulsion system - Google Patents

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최혁렬
문형필
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 폴리머 액추에이터와 게이트를 구비한 유체저장공간만으로 구현되어 구조가 단순하고 무게를 줄일 수 있는 유체분사추진시스템에 관한 것으로, 폴리머 액추에이터; 상기 폴리머 액추에이터의 일방향 동작에 의해 내부 유체가 외부로 유출되도록 용적이 수축되거나, 외부 유체가 내부로 유입되도록 용적이 팽창되는 유체저장공간; 상기 폴리머 액추에이터의 타방향 동작에 의해 상기 유체저장공간에 가해지는 외력이 제거되면 탄성력에 의해 상기 유체저장공간의 용적을 팽창시켜 외부 유체가 내부로 유입되거나, 상기 유체저장공간의 용적을 수축시켜 내부 유체가 외부로 유출되도록 하는 탄성부; 상기 유체저장공간과 외부공간을 연통시키고, 유체가 외부로부터 유체저장공간 내부로 유입되는 방향으로만 흐르도록 하는 유입게이트; 및 상기 유체저장공간과 외부공간을 연통시키고, 유체가 유체저장공간 내부로부터 외부로 유출되는 방향으로만 흐르도록 하는 유출게이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a fluid ejection propulsion system having a simple structure and reducing weight by implementing only a fluid storage space having a polymer actuator and a gate, comprising: a polymer actuator; A fluid storage space in which the volume is contracted to allow the internal fluid to flow out by an unidirectional operation of the polymer actuator, or the volume is expanded to allow the external fluid to flow into the inside; When the external force applied to the fluid storage space is removed by the polymer actuator in the other direction, the volume of the fluid storage space is expanded by the elastic force so that external fluid is introduced into the fluid storage space, or the volume of the fluid storage space is contracted. An elastic part allowing fluid to flow out; An inflow gate communicating the fluid storage space with the external space and allowing only fluid to flow in the fluid storage space from the outside; And an outlet gate communicating the fluid storage space with the external space and allowing the fluid to flow only in a direction from which the fluid flows out from the inside of the fluid storage space.

Description

유체분사추진시스템{FLUID JET PROPULSION SYSTEM}Fluid jet propulsion system {FLUID JET PROPULSION SYSTEM}

본 발명은 유체분사추진시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리머 액추에이터의 동작에 의해 유체저장공간이 수축 또는 팽창됨에 따라 유체를 유체저장공간 외부로 방출하거나 내부로 흡입함으로써 추진력을 얻도록 하는 유체분사추진시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid ejection propulsion system, and more particularly, a fluid ejection to obtain propulsion by releasing fluid into or out of a fluid storage space as the fluid storage space is contracted or expanded by the operation of a polymer actuator. It is about a propulsion system.

유체면이나 유체속에서 물체 스스로 이동할 수 있도록 추진력을 제공하는 시스템은 화학적 또는 전기적 에너지를 기계적인 움직임으로 바꾸어 주는 액추에이터(actuator)를 필요로 한다.Systems that provide propulsion to move objects on or in the fluid plane require actuators that convert chemical or electrical energy into mechanical movement.

종래 유체분사추진시스템에서 사용되는 액추에이터로는 모터나 피스톤이 제시되어져 왔다. 모터나 피스톤이 저장된 에너지를 회전 운동력으로 바꾸고 프로펠러 등을 통해 유체를 밀어내어 그 반작용으로 추진력을 얻는 원리이다.As an actuator used in the conventional fluid injection propulsion system, a motor or a piston has been proposed. It is the principle that the motor or piston converts the stored energy into the rotational kinetic force and pushes the fluid through the propeller to obtain the driving force by the reaction.

이러한 유체분사추진시스템 외부로부터의 에너지 공급 없이 구동되는 경우 그 효율 향상을 위해서는 시스템 자체의 경량화 및 저전력 설계가 중요한 요소이다. 한정된 에너지를 효율적으로 사용하여 가동시간을 최대화시키기 위해서는 시스템의 무게를 감소시키고, 전력 소모를 줄여야 하기 때문이다.When driven without supplying energy from the fluid injection propulsion system, weight reduction and low power design of the system itself are important factors for improving efficiency. Efficient use of limited energy requires maximum system downtime and reduced power consumption.

그러나 종래 제시된 모터나 피스톤의 경우 구조가 복잡하고 금속, 세라믹 등 의 재료로 구성되는 특성상 액추에이터를 포함한 추진시스템을 구현하는 과정에서 시스템의 부피를 줄이기 어렵고, 경량화에 한계가 있는 문제점이 있었다.However, in the case of the conventionally presented motor or piston, the structure of the motor and the piston is difficult to reduce the volume of the system in the process of implementing the propulsion system including the actuator due to the characteristics of the material, such as metal, ceramics, there is a limit in weight reduction.

또한 이를 구동시킬 때 큰 소모전력을 요하므로 한정된 에너지로 장시간 구동이 어려운 문제점이 있었다.In addition, it requires a large power consumption when driving this, there was a problem that it is difficult to drive for a long time with limited energy.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 구조를 단순화시킴으로써 경량화가 가능한 유체분사추진시스템을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a fluid spray propulsion system that can be lightened by simplifying the structure.

또한, 전력 소모를 줄여 외부로부터의 에너지 공급 없이도 장시간 구동이 가능한 유체분출시스템을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, the object is to provide a fluid ejection system that can be driven for a long time without supplying energy from the outside by reducing power consumption.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 본체부; 상기 본체부의 내부를 수용공간과 유체저장공간으로 구획한 상태에서 승강이 가능하게 마련되는 중간판; 상기 수용공간 내에 장착되어 동작하여 상기 중간판을 승강시킴으로써 상기 수용공간의 부피를 변화시키는 폴리머 액추에이터; 상기 유체저장공간과 외부공간을 연통시키고, 유체가 외부로부터 유체저장공간 내부로 유입되는 방향으로만 흐르도록 하는 유입게이트; 및 상기 유체저장공간과 외부공간을 연통시키고, 유체가 유체저장공간 내부로부터 외부로 유출되는 방향으로만 흐르도록 하는 유출게이트를 포함하며, 상기 유체저장공간은 폴리머 액추에이터의 작동에 의한 상기 수용공간의 부피 변화에 연동하며, 상기 폴리머 액추에이터의 일방향 동작에 의해 내부 유체가 외부로 유출되도록 용적이 수축되고, 타방향 동작에 의해 외부유체가 내부로 유입되도록 용적이 팽창되는 것을 특징으로 하는 유체분사추진시스템에 의해 달성된다.The above object, according to the present invention, the main body; An intermediate plate provided to be elevated in a state in which the inside of the main body is partitioned into a receiving space and a fluid storage space; A polymer actuator mounted in the accommodation space to move the intermediate plate to change the volume of the accommodation space; An inflow gate communicating the fluid storage space with the external space and allowing only fluid to flow in the fluid storage space from the outside; And an outlet gate communicating with the fluid storage space and the external space and allowing the fluid to flow only in a direction from which the fluid flows out from the inside of the fluid storage space, wherein the fluid storage space is provided in the fluid storage space by the operation of the polymer actuator. It is linked to the volume change, the fluid ejection propulsion system, characterized in that the volume is shrunk so that the inner fluid flows out by the one-way operation of the polymer actuator, the volume is expanded so that the outer fluid flows into the inside by the other direction operation Is achieved by.

또한 이는 폴리머 액추에이터, 상기 폴리머 액추에이터의 일방향 동작에 의해 내부 유체가 외부로 유출되도록 용적이 수축되거나 외부 유체가 내부로 유입되도록 용적이 팽창되는 유체저장공간, 상기 폴리머 액추에이터의 타방향 동작에 의해 상기 유체저장공간에 가해지는 외력이 제거되면 탄성력에 의해 상기 유체저장공간의 용적을 팽창시켜 외부 유체가 내부로 유입되거나 상기 유체저장공간의 용적을 수축시켜 내부 유체가 외부로 유출되도록 하는 탄성부, 상기 유체저장공간과 외부공간을 연통시키고 유체가 외부로부터 유체저장공간 내부로 유입되는 방향으로만 흐르도록 하는 유입게이트, 상기 유체저장공간과 외부공간을 연통시키고 유체가 유체저장공간 내부로부터 외부로 유출되는 방향으로만 흐르도록 하는 유출게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체분사추진시스템에 의해 달성될 수도 있다.In addition, it may be a polymer actuator, a fluid storage space in which a volume is contracted so that internal fluid flows outward by one-way operation of the polymer actuator, or a fluid storage space in which the volume expands so that external fluid enters the inside, and the fluid is operated by the other direction operation of the polymer actuator. When the external force applied to the storage space is removed, the elastic portion expands the volume of the fluid storage space by elastic force so that an external fluid flows into the inside or contracts the volume of the fluid storage space, so that the internal fluid flows out, the fluid An inflow gate that communicates the storage space with the external space and flows only in a direction in which the fluid flows from the outside into the fluid storage space, a direction in which the fluid storage space communicates with the external space and the fluid flows out from the fluid storage space To include an outlet gate to flow only It can also be achieved by a fluid injection propulsion system characterized.

여기서, 에너지를 자체적으로 생산하여 지속적인 시스템 운용이 가능하도록 상기 폴리머 액추에이터를 구동시키는 태양전지판이 구비되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that a solar panel is provided to drive the polymer actuator to produce energy by itself to enable continuous system operation.

또한, 유체의 유입 및 유출로 얻어지는 추진력의 방향을 조절하기 위해 상기 게이트는 복수개가 적어도 일방향 이상을 향하도록 설치되며, 각 게이트의 개폐를 단속함으로써 조향할 수 있도록 하는 제어부가 구비되는 것이 바람직하다.In addition, in order to control the direction of the driving force obtained by the inflow and outflow of the fluid is a plurality of the gate is installed so as to face at least one direction, it is preferable that the control unit to be able to steer by controlling the opening and closing of each gate.

본 발명에 따르면, 폴리머 액추에이터와 게이트를 구비한 유체저장공간만으로 구현되어 구조가 단순하고 무게를 줄일 수 있는 유체분사추진시스템이 제공된다.According to the present invention, a fluid ejection propulsion system having a simple structure and weight reduction is provided by implementing only a fluid storage space having a polymer actuator and a gate.

또한 태양전지판에 의해 외부로부터의 에너지 공급 없이 스스로 필요한 전력을 생산해내고, 지속적인 구동이 가능한 유체분사추진시스템이 제공된다.In addition, the solar panel is provided with a fluid injection propulsion system that can generate the necessary power on its own without supplying energy from the outside and can be continuously driven.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사추진시스템의 구조를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 유체분사추진시스템의 폴리머 액추에이터가 신장되는 경우의 작동 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1의 유체분사추진시스템의 폴리머 액추에이터가 수축되는 경우의 작동 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 유체분사추진시스템의 구조를 도시한 개략도이다.
도 5는 도 4의 유체분사추진시스템의 폴리머 액추에이터가 신장되는 경우의 작동 상태를 나타내는 개략도이다.
도 6는 도 4의 유체분사추진시스템의 폴리머 액추에이터가 수축되는 경우의 작동 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 유체분사추진시스템의 분해사시도이다.
도 8는 본 발명의 제4실시예에 따른 유체분사추진시스템의 사시도이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a fluid jet propulsion system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an operating state when the polymer actuator of the fluid ejection propulsion system of FIG. 1 is extended.
FIG. 3 is a schematic view showing an operating state when the polymer actuator of the fluid ejection propulsion system of FIG. 1 is contracted.
Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of a fluid jet propulsion system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing an operating state when the polymer actuator of the fluid ejection propulsion system of FIG. 4 is extended.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an operating state when the polymer actuator of the fluid ejection propulsion system of FIG. 4 is contracted.
7 is an exploded perspective view of a fluid jet propulsion system according to a third embodiment of the present invention.
8 is a perspective view of a fluid jet propulsion system according to a fourth embodiment of the present invention.

폴리머 액추에이터(polymer actuator)는 경량화가 용이하고, 동작변위가 크며, 동작전압이 작고, 성형력이 뛰어나는 등의 장점으로 인해 응용이 넓은 액추에이터로서 전기활성고분자(electroactive polymer, EAP)라고도 불리운다. 기본적인 구동 메카니즘은 양면에 통전성 고분자 물질을 바른 고무 밴드에 전기를 통하게 하는 경우 일면은 양극, 타면은 음극이 되어 작용하는 인력에 의해 밴드에 굴절 또는 수축을 일으키고, 전류를 차단하는 경우 다시 원래대로 복원되는 성질을 이용하여 전류의 개폐를 반복적으로 조절함으로써 고분자의 지속적인 변형을 유도하는 것이다.Polymer actuators are also called electroactive polymers (EAPs) as a wide-ranging actuator due to advantages such as light weight, large operating displacement, small operating voltage, and excellent molding force. The basic driving mechanism is that when the rubber band coated with conductive polymer material on both sides is electrically connected, one side becomes the anode and the other side becomes the cathode, which causes the band to bend or contracted by the attractive force, and restores the original state when the current is cut off. It is to induce continuous deformation of the polymer by repeatedly controlling the opening and closing of the current using the property of being.

본 발명은 저전력 구동이 가능한 고분자 액추에이터를 이용하여 경량화된 유체분사추진시스템을 구현한 것이다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유체분사추진시스템에 대하여 설명한다.The present invention implements a lightweight fluid injection propulsion system using a polymer actuator capable of low power driving. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a fluid jet propulsion system according to the present invention.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유체분사추진시스템의 구조를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing the structure of a fluid jet propulsion system according to a first embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 유체분사추진시스템은 본체부(60)의 내부공간이 상하로 이동가능한 중간판(70)에 의해 상부공간과 하부공간으로 구분지어져 있다. In the fluid spray propulsion system according to the present embodiment, the inner space of the main body 60 is divided into an upper space and a lower space by an intermediate plate 70 which is movable up and down.

상부 공간에는 인가되는 전압에 따라 체적 변화가 일어나는 폴리머 액추에이터(10)가 상단이 본체부의 상판(61)에 부착되고, 하단이 중간판(70)에 부착되도록 위치한다. In the upper space, the polymer actuator 10 having a volume change according to the applied voltage is positioned so that the upper end is attached to the upper plate 61 of the main body and the lower end is attached to the intermediate plate 70.

하부 공간에는 측면에 주름홈이 형성된 주름물통 형태의 유체저장공간(20)이 상단이 중간판(70)에 부착되고, 하단이 본체부의 하판(62)에 부착되도록 위치한다. 상기 유체저장공간(62)에는 유체저장공간(62)과 외부공간을 연통시키고, 유체가 외부로부터 유체저장공간(20) 내부로 유입되는 방향으로만 흐르도록 하는 유입게이트(31)와 유체가 유체저장공간(20) 내부로부터 외부로 유출되는 방향으로만 흐르도록 하는 유출게이트(32)가 형성된다.The lower space is positioned so that the upper end is attached to the middle plate 70, the lower end is attached to the lower plate 62 of the main body portion of the pleat bucket-shaped fluid storage space formed on the side. The fluid storage space 62 communicates the fluid storage space 62 and the external space, and fluid flows with the inflow gate 31 and the fluid so that the fluid flows only from the outside into the fluid storage space 20. Outflow gate 32 is formed so as to flow only in the direction outflow from the inside of the storage space 20.

도 2, 도 3은 각각 도 1의 유체분사추진시스템의 폴리머 액추에이터(10)가 신장, 수축되는 경우의 작동 상태를 나타내는 개략도이다. 이하 도 2 및 도 3을 참조하면서 도 1에 도시된 유체분사추진시스템의 작동에 대하여 설명한다.2 and 3 are schematic views showing an operating state when the polymer actuator 10 of the fluid ejection propulsion system of FIG. 1 is extended and contracted, respectively. Hereinafter, the operation of the fluid spray propulsion system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2에 도시된 바와 같이 상부 공간에 위치한 폴리머 액추에이터(10)가 신장하는 경우, 그 상단은 본체부의 상판(61)에 의해 지지되고 있으므로 하부 방향으로 부피 팽창이 일어나면서 폴리머 액추에이터(10)의 하단에 접하고 있는 중간판(70)을 아래로 밀어내게 된다. 중간판(70)이 하부 공간에 위치한 유체저장공간(20)에 압력을 가하면 신축성이 있는 유체저장공간(20)의 수축에 의해 내부의 유체가 외부로 방출되게 된다. 유입게이트(31)는 외부 유체의 내부로의 유입만을 허용하므로 유체의 방출은 유출게이트(32)를 통해 이루어지고, 그 방향은 B방향이며, 시스템 전체는 외부 유체와의 반작용에 의해 A방향으로 추진된다.As shown in FIG. 2, when the polymer actuator 10 located in the upper space is extended, the upper end thereof is supported by the upper plate 61 of the main body, and thus the lower end of the polymer actuator 10 while the volume expansion occurs in the lower direction. The intermediate plate 70 is in contact with the push down. When the intermediate plate 70 exerts a pressure on the fluid storage space 20 located in the lower space, the fluid inside is discharged to the outside by the contraction of the flexible fluid storage space 20. The inlet gate 31 allows only the inflow of external fluid into the interior, so that the fluid is discharged through the outlet gate 32, the direction of which is in the B direction, and the whole system is directed to the A direction by reaction with the external fluid. Is promoted.

도 3에 도시된 바와 같이 폴리머 액추에이터(10)가 수축하는 경우, 그 상단은 본체부의 상판(61)에 고정되어 있으므로 상부 방향으로 부피 수축이 일어나면서 폴리머 액추에이터(10)의 하단에 접하고 있는 중간판(70)을 위로 끌어올리게 된다. 중간판(70)에 접하고 있는 유체저장공간(20)이 팽창하면 외부의 유체가 유체저장공간(20) 내부로 유입되게 되는데, 이는 유입게이트(31)만을 통해 이루어진다. 외부 유체의 유입은 B방향으로 이루어지고, 역시 그 반작용으로 시스템 전체는 A방향으로 추진된다.As shown in FIG. 3, when the polymer actuator 10 contracts, an upper end thereof is fixed to the upper plate 61 of the main body part, so that the intermediate plate is in contact with the lower end of the polymer actuator 10 while the volume shrinkage occurs in an upward direction. Will pull up 70. When the fluid storage space 20 in contact with the intermediate plate 70 is expanded, the external fluid is introduced into the fluid storage space 20, which is made only through the inlet gate 31. The inflow of the external fluid takes place in the B direction, and again the reaction propels the entire system in the A direction.

폴리머 액추에이터(10)가 부피 팽창 및 수축을 반복함으로써 시스템은 지속적으로 동일방향의 추진력을 받게 되므로 유체 내에서의 이동이 가능하다. By repeating the volume expansion and contraction of the polymer actuator 10, the system is continuously subjected to the same driving force, thereby allowing movement in the fluid.

본 실시예에서는 폴리머 액추에이터(10)가 유체저장공간(20) 외부에 위치하는 형태로 설계되었으나, 폴리머 액추에이터(10)가 유체저장공간(20) 외부 뿐 아니라 내부에 위치하여 폴리머 액추에이터(10)의 신장, 수축에 의해 유체저장공간(20)이 각각 팽창, 수축하는 방식으로도 설계될 수 있다.In the present embodiment, the polymer actuator 10 is designed to be located outside the fluid storage space 20, but the polymer actuator 10 is located inside the fluid storage space 20 as well as inside the fluid storage space 20. It may also be designed in such a way that the fluid storage space 20 expands and contracts by extension and contraction, respectively.

또한, 본 실시예에서는 인가되는 전압에 의해 체적 변화를 일으키는 폴리머 액추에이터(10)가 제공되었으나, 폴리머 액추에이터(10)의 변형에 의해 유체저장공간(20)에 외력을 가할 수 있도록 설계된다면 체적 변화 외에도 굴절 또는 길이 신축 등 다양한 형태의 변형 특성을 갖는 폴리머 액추에이터(10)가 사용될 수 있다.In addition, in the present embodiment, a polymer actuator 10 is provided which causes a volume change by an applied voltage. However, if the polymer actuator 10 is designed to apply an external force to the fluid storage space 20 by deformation of the polymer actuator 10, Polymer actuators 10 having various types of deformation characteristics such as refractive or length stretching may be used.

도 4는 본 발명의 제2실시예 따른 유체분사추진시스템의 구조를 도시한 개략도이고, 도 5, 도 6은 각각 도 4의 유체분사추진시스템의 폴리머 액추에이터(10)가 신장, 수축되는 경우의 작동 상태를 나타내는 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the structure of the fluid jet propulsion system according to a second embodiment of the present invention, Figures 5 and 6 are respectively the case where the polymer actuator 10 of the fluid jet propulsion system of Figure 4 is stretched, contracted Schematic diagram showing the operating state.

전술한 제1실시예에서는 폴리머 액추에이터(10)의 하단이 중간판(70)에 부착되어 있었으나, 제2실시예에서는 폴리머 액추에이터(10)의 하단이 중간판(70)이 접하고 있지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이 폴리머 액추에이터(10)가 신장되는 경우 중간판(70)을 아래로 충분히 밀어낼 수 있을 정도의 크기와 위치를 갖도록 형성된다.In the first embodiment, the lower end of the polymer actuator 10 is attached to the intermediate plate 70. In the second embodiment, the lower end of the polymer actuator 10 is not in contact with the intermediate plate 70. As shown in the drawing, the polymer actuator 10 is formed to have a size and a position sufficient to sufficiently push down the intermediate plate 70.

또한 유체저장공간(20)이 위치한 하부에서 본체부의 하판(62)과 중간판(70)을 연결하는 탄성부(40)를 구비하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 폴리머 액추에이터(10)가 신장 후 수축하는 경우, 폴리머 액추에이터(10)에 의해 중간판(70)에 가해지던 압력이 제거되므로 유체저장공간(20)은 탄성부(40)에 의해 생기는 복원력에 의해 중간판(70)을 밀어 올리면서 팽창하게 된다. 탄성부(40)로는 스프링 또는 유압, 공압실린더 등이 사용될 수 있다.In addition, the fluid storage space 20 is provided with an elastic portion 40 for connecting the lower plate 62 and the intermediate plate 70 of the body portion located. As shown in FIG. 6, when the polymer actuator 10 contracts after stretching, the pressure applied to the intermediate plate 70 by the polymer actuator 10 is removed, so that the fluid storage space 20 is the elastic part 40. It expands while pushing up the intermediate plate 70 by the restoring force which arises. As the elastic part 40, a spring, a hydraulic pressure, a pneumatic cylinder, or the like may be used.

유체저장공간(20) 내부 유체의 유출은 폴리머 액추에이터(10)의 부피 팽창에 의한 유체저장공간의 압박에 의해 이루어지고, 외부 유체의 유체저장공간(20) 내부로의 유입은 탄성부(40)가 제공하는 복원력에 의한 유체저장공간의 확장에 의해 이루어짐으로써 시스템은 지속적으로 동일방향의 추진력을 받게 되므로 유체 내에서의 이동이 가능하다. Outflow of the fluid inside the fluid storage space 20 is caused by compression of the fluid storage space by volume expansion of the polymer actuator 10, and inflow of the external fluid into the fluid storage space 20 is performed by the elastic part 40. By the expansion of the fluid storage space by the restoring force provided by the system, the system is continuously subjected to the same direction propulsion force, thereby allowing movement in the fluid.

본 실시예에서는 폴리머 액추에이터(10), 탄성부(40)가 각각 유체저장공간(20) 외부, 내부에 위치하는 형태로 설계되었으나, 폴리머 액추에이터(10), 탄성부(40)가 각각 유체저장공간 내부, 외부에 위치하여 폴리머 액추에이터(10)의 신장에 의해 유체저장공간(20)이 팽창하고 탄성부(40)가 제공하는 복원력에 의해 유체저장공간(20)을 수축시키는 방식으로도 설계될 수 있다.In the present embodiment, the polymer actuator 10 and the elastic portion 40 are designed to be located outside and inside the fluid storage space 20, respectively, but the polymer actuator 10 and the elastic portion 40 are respectively the fluid storage space. Located inside and outside, the fluid storage space 20 is expanded by the extension of the polymer actuator 10 and may be designed in such a way that the fluid storage space 20 is contracted by the restoring force provided by the elastic portion 40. have.

이하 제1실시예에 개시된 내용과 중복되는 구성 및 작동에 관한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, descriptions of configurations and operations that overlap with those disclosed in the first embodiment will be omitted.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 유체분사추진시스템의 분해사시도이다. 7 is an exploded perspective view of a fluid jet propulsion system according to a third embodiment of the present invention.

본 발명에 의한 유체분사추진시스템은 도 7에 도시된 바와 같이 폴리머 액추에이터(10)를 구동시키는 전력을 공급하는 태양전지판(50)을 포함할 수 있다. 이에 의해 외부로부터의 전력 공급 없이도 스스로 필요한 에너지를 자체적으로 생산하여 지속적인 시스템 운용이 가능하게 된다. Fluid injection and propulsion system according to the present invention may include a solar panel 50 for supplying power to drive the polymer actuator 10 as shown in FIG. As a result, it is possible to continuously operate the system by producing energy for itself without supplying power from the outside.

도 8는 본 발명의 제4실시예에 따른 유체분사추진시스템의 사시도이다. 8 is a perspective view of a fluid jet propulsion system according to a fourth embodiment of the present invention.

유입게이트(31) 또는 유출게이트(32)를 여러 방향을 향하도록 복수개를 설치한다면 유체의 흡입 또는 분사에 의한 시스템 자체의 추진이 일방향이 아닌 다방향으로 이루어지도록 할 수 있다. 복수개의 게이트의 개폐를 조절하는 제어부가 추진력을 얻고자 하는 방향으로 설치된 유입게이트 또는 그에 대향하는 방향으로 설치된 유출게이트를 개방시키고, 나머지 게이트들을 폐쇄시키면 원하는 방향으로 시스템을 추진시킬 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 전방 추진력을 얻고자 한다면 전방향 유입게이트(31) 및 후방향 유출게이트(32)를 열고, 좌우방향 추진력을 얻고자 한다면 각각 우방향 유출게이트(34), 좌방향 유출게이트(33)를 열며, 상하방향 추진력을 얻고자 한다면 각각 하방향 유출게이트(36), 상방향 유출게이트(35)를 열어 유체로 이루어진 공간상에서 시스템을 조향하며 이동시킬 수 있다. If a plurality of inlet gates 31 or outlet gates 32 are provided to face in various directions, propulsion of the system itself by inhalation or injection of fluid may be performed in multiple directions instead of one direction. A control unit for controlling opening and closing of the plurality of gates may open the inflow gate installed in the direction to obtain propulsion force or the outflow gate installed in the opposite direction, and close the remaining gates to propel the system in the desired direction. As shown in FIG. 8, the forward inflow gate 31 and the rear outflow gate 32 are opened to obtain forward thrust force, and the right outflow gate 34 and leftward outflow are respectively obtained to obtain left and right thrust force. When the gate 33 is opened and the driving force is to be obtained in the vertical direction, the lower outlet gate 36 and the upper outlet gate 35 may be opened to steer and move the system in a space made of a fluid.

본 실시예에서는 전방향 유입게이트(31)에 의해서만 외부 유체의 내부로의 유입을 제어하도록 설계하였으나, 보다 정밀하고 안정적인 방향 제어를 위해서는 동일 방향으로 추진력을 제공하는 유입게이트와 유출게이트를 한 쌍으로 설치하여 해당 방향으로 추진시 해당 유입게이트 및 유출게이트만에 의해 유체 흐름을 조절하도록 할 수 있다.In this embodiment, the front inlet gate 31 is designed to only control the inflow of the external fluid into the inside, but for more precise and stable direction control, the inlet and outlet gates that provide the driving force in the same direction as a pair By installing and pushing in the corresponding direction, it is possible to control the fluid flow only by the corresponding inlet and outlet gates.

10 : 폴리머 액추에이터
20 : 유체저장공간
31 : 전방향 유입게이트
32 : 후방향 유출게이트
33 : 좌방향 유출게이트
34 : 우방향 유출게이트
35 : 상방향 유출게이트
36 : 하방향 유출게이트
40 : 탄성부
50 : 태양전지판
60 : 본체부
61 : 본체부의 상판
62 : 본체부의 하판
70 : 중간판10: polymer actuator
20: fluid storage space
31: Forward inflow gate
32: backward outflow gate
33: left outflow gate
34: right outflow gate
35: upward outflow gate
36: downward outflow gate
40: elastic part
50 solar panel
60: main body
61: top plate of the main body
62: lower part of the main body
70: middle plate

Claims (4)

삭제delete 폴리머 액추에이터;
상기 폴리머 액추에이터의 일방향 동작에 의해 내부 유체가 외부로 유출되도록 용적이 수축되거나, 외부 유체가 내부로 유입되도록 용적이 팽창되는 유체저장공간;
상기 폴리머 액추에이터의 타방향 동작에 의해 상기 유체저장공간에 가해지는 외력이 제거되면 탄성력에 의해 상기 유체저장공간의 용적을 팽창시켜 외부 유체가 내부로 유입되거나, 상기 유체저장공간의 용적을 수축시켜 내부 유체가 외부로 유출되도록 하는 탄성부;
상기 유체저장공간과 외부공간을 연통시키고, 유체가 외부로부터 유체저장공간 내부로 유입되는 방향으로만 흐르도록 하는 유입게이트; 및
상기 유체저장공간과 외부공간을 연통시키고, 유체가 유체저장공간 내부로부터 외부로 유출되는 방향으로만 흐르도록 하는 유출게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체분사추진시스템.Polymer actuators;
A fluid storage space in which the volume is contracted to allow the internal fluid to flow out by an unidirectional operation of the polymer actuator, or the volume is expanded to allow the external fluid to flow into the inside;
When the external force applied to the fluid storage space is removed by the polymer actuator in the other direction, the volume of the fluid storage space is expanded by the elastic force so that external fluid is introduced into the fluid storage space, or the volume of the fluid storage space is contracted. An elastic part allowing fluid to flow out;
An inflow gate communicating the fluid storage space with the external space and allowing only fluid to flow in the fluid storage space from the outside; And
And an outlet gate communicating with the fluid storage space and the external space and allowing the fluid to flow only in a direction from which the fluid flows out from the inside of the fluid storage space. 제2항에 있어서,
상기 폴리머 액추에이터를 구동시키는 전력을 공급하는 태양전지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체분사추진시스템.The method of claim 2,
And a solar panel for supplying power to drive the polymer actuator. 제2항에 있어서,
상기 유입게이트 또는 상기 유출게이트는 복수개가 적어도 일방향 이상을 향하도록 설치되며, 각 게이트의 개폐를 단속함으로써 조향할 수 있도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체분사추진시스템.The method of claim 2,
The inflow gate or the outflow gate is installed so that a plurality of the at least one direction facing, the fluid spray propulsion system, characterized in that it comprises a control unit for controlling by controlling the opening and closing of each gate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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