KR101262731B1

KR101262731B1 - 회전날개 바퀴로 구성된 Propeller 장치

Info

Publication number: KR101262731B1
Application number: KR1020100023717A
Authority: KR
Inventors: 오동수
Original assignee: 오동수
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2013-05-14
Also published as: KR20110104685A

Abstract

본 발명은 유체(기체 또는 액체)추진을 위한 Propeller 장치에 관한 것이다.
종래의 Propeller 의 Vane 은 고정경사로 되어 있어 수직유체압 발생은 미약하여 비효율적이며 요구되는 추진력 증대를 위하여는 고속회전이 요구된다.
본 발명은 경사없는 평면 vane 이 회전하면서 변위변각 운동으로 수직유체압을 증대 시켜줄 수 있도록 돛배의 추진원리를 적용하고 수직유체압이 미약한 위상에서는 상호 보강하도록 2중 구동체로 구성하였다.
회전하는 평면 Vane 이 내외주에서 변위 변각 운동하도록 함에 있이서 회전 Vane의 양단이 특정형태의 트로코이드 운동을 하도록 구동축의 회전수와 Vane의 회전수가 2 : 1 되게 기어로 연결하고 내,외주 날개바퀴는 유성기어로 회전중심부에서 결속되어 외주바퀴는 유성기어의 내치차에 내주바퀴는 유성기어의 태양치차에 결부되고 피니온 치차의 링크는 몸체에 고정되어, 동시 역방향으로 회전하면서 수직 유체압이 미약 위상을 보강하여 추진장치의 효율을 증대시켜 에너지를 절감하고 저속회전으로도 추진력을 증대시킬 수 있다.

Description

회전날개 바퀴로 구성된 Propeller 장치{omitted}

본 발명은 유체(기체나 액체) 추진장치에 관한 것이다.

종래의 유체 추진장치는 회전축과 유체추진 방향이 평행한 Propeller가 대표적이다.

현용 Propeller 장치는 Vane의 고정경사각에 의해서 유체추진이 이루어져서 저효율이며 고속회전이 요구되고 있다.

경사각이 없는 평면 Vane의 회전에 의해 유체 추진이 이루어지도록 돛배의 추진원리를 적용한 것으로 회전운동을 하는 평면 Vane의 변위 변각 운동에 의해서 유체 추진이 이루어지고 유체압이 미약한 변위에서의 추진압을 보강하기 위하여 2중 구동체로 되어 있다.

Vane에 미치는 유체압 증대로 효율향상을 도모하고, 저속 회전에서도 강력한 추진력을 발휘 할 수 있어 유체 추진장치뿐만 아니라 유체압 모터에도 적용가능하여 풍력,조력 모터로 실용화가 가능하다.

다량의 공기 송출이 요구되는 저속의 송풍기,풍력,조력모터로 적용가능하며 저속회전으로 강력한 추진력을 발휘할 수 있어 소형 수직 이착륙 항공기 또는 PAV(Personal,air Vehicle)의 추진장치와 소형무인헬기의 추진장치로 개발 가능하다.

[도 1] 제 1 도는 회전날개 바퀴로 구성된 Propeller 장치의 종단면도
[도 2] 제 1도의 A-A' 횡단면도
[도 3] 회전날개의 변위 변각에 의한 수직유압 발생도
[도 4] 회전날개 양단의 트로코이드 운동궤적

유체압을 효율적으로 증진 시킬 수 있는 회전날개 바퀴의 구성과 동력전달 장치구조 및 작동에 관하여 설명하기로 한다.

도 1 은 2지 2엽 구조로 된 2개의 날개 바퀴가 내,외주에서 회전하도록 하나의 회전 중심에 유성기어로 결부된 본 발명의 종단면도이다.

도 1과 도 2 에서와 같이 회전축(100)에 대칭을 이루는 2개의 중공 Arm(231,232)를 회전 원판(200)에 고정시켜 회전축(100)을 중심으로 회전 하도록 한다.

회전원판(200)의 반경(R1)의 원주와 Arm(231,232)의 양단이 만나는 점을 통과하고 회전축(100)과 평행하도록 날개 회전축(211,212)를 설치한다.

2개의 날개회전축(211,212)의 한쪽은 회전원판(200)에 다른 한쪽은 보조원판(201)에 Bearing으로 연부되어 회전하며 회전원판(200)과 보조원판(201)은 여러개의 원판 고정볼트(251,256)에 의해서 상호 고정되어 있어 회전원판(200)과 보조원판(201)은 함께 회전한다.

동력연결은 도 1에서와 같이 몸체에 고정된 베벨기어(312)와 중계 베벨기어(241,242)에 결부되고 중계 베벨기어(241,242)는 중공 Arm 내에 Bearing으로 지지되어 내치기어(210)과 결부된 회전원판(200)이 1회전시 회전날개(221,222)는 1/2회전하게 한다.

바퀴 회전축(100)에 동력을 전달하면 회전날개(221,222)의 양단부의 운동궤적은 도 4에서와 같이 과일 melon의 수직 절단면과 같은 특정한 모양의 트로코이드를 형성한다.

이때 회전날개(221,222)는 위상의 변화와 더불어 변각운동을 하게 되는데 이는 돛배의 추진원리를 적용하기 위한 것이다. 내주 바퀴의 구성과 동작원리도 위에서 설명한 외주 바퀴와 동일하다.

내,외주 2중 구조의 바퀴로 구성한 것은 도 3에서와 같이 외주 날개 바퀴만으로는 유체압이 미약하게 작용하는 위상에서 내주 바퀴가 유체압을 보완하도록 되어 있다.

도 4에서 내외주 두개의 트로코이드가 겹치지 않도록 Arm 의 반경(R₁,R₂)와 날개 반경(r₁,r₂)크기 관계는 도 4에서와 같이 2개의 트로코이드가 닿지 않도록 R₁+r₁〈 R₂ 이고, R₂ - r₂ 〉R₁ 이어야 한다.

내주 및 외주 회전날개 바퀴가 회전 중심부에서 동심구동운동을 하도록 유성기어로 결부되어 있다.

도 1에서 외주회전날개 바퀴는 유성기어 내치차(210)에 결부되고 내주회전날개 바퀴는 태양치차(110)에 결부되여 피니온 치차(310)의 링크를 고정시 회전축(100)에 회전 동력을 가하면 내치차(210)와 태양치차(110)의 치수에 반비례 하여 역회전 하도록 되어 있다.

본 발명에서는 내치차(210)과 태양치차(110)의 치수비를 2 : 1 로 하여 외주날개 바퀴 1회전시 내주 회전날개바퀴가 2회전 하도록 하였다.

본 출원에서 구성과 작동은 편의상 2지 2엽의 날개바퀴에 국한 하였으나 3지 2엽 또는 3지 3엽의 날개바퀴를 채택할 수 있다.

원동력의 크기와 회전수, 유체의 성질과 장치규모 등에 의해서 결정될 수 있으며 유체가 공기일 경우에는 외주 날개 바퀴는 3지 2엽으로 내주 날개 바퀴는 2지 2엽으로 하고 내치차와 태양치차의 비를 3 : 2 로 설정함이 적절할 것이다.

100 : 회전날개 바퀴축 110 : 태양기어
111 : 내주날개바퀴의 날개축-1
112 : 내주날개바퀴의 날개축-2
121 : 내주날개바퀴의 날개-1
122 : 내주날개바퀴의 날개-2
131 : 내주날개바퀴의 중공 Arm-1
132 : 내주날개바퀴의 중공 Arm-2
200 : 외주날개바퀴의 회전원판
201 : 외주날개바퀴의 보조원판
210 : 내치기어
211 : 외주날개바퀴의 날개축-1
212 : 외주날개바퀴의 날개축-2
221 : 외주날개바퀴의 날개-1
222 : 외주날개바퀴의 날개-2
231 : 외주날개바퀴의 중공 arm-1
232 : 외주날개바퀴의 중공 arm-2
241 : 외주날개바퀴의 중계 베벨기어-1
242 : 외주날개바퀴의 중계 베벨기어-2
251∼256 : 회전원판 고정볼트
300 : 몸체지지대
310 : 피니온 기어
311 : 내주바퀴의 몸체 고정 베벨기어
312 : 외주바퀴의 몸체고정 베벨기어

Claims

회전축을 중심으로 회전하는 회전원판에 일정한 크기 반경의 중공 arm 2∼3개를 방사형으로 동일간격 되게 설정하고, 반경을 이루는 arm의 끝 부분마다 바퀴축과 평행한 2엽의 회전날개축을 설치하여 2∼3지 2엽의 회전날개바퀴를 구성하고, 이때 바퀴축을 중심으로한 arm의 회전운동과 날개축을 중심으로 한 2엽 회전날개가 더불어 회전하도록 몸체에 고정된 베벨기어와 날개축에 설치된 베벨기어가 중공 arm의 내부에 설치된 베벨기어로 연결되어 arm 회전시 날개의 양단의 운동궤적이 기하학의 트로코이드 곡선운동을 하도록 함에 있어서, 날개의 회전반경은 arm 의 반경보다 작게하고 날개의 회전수를 arm 의 회전수의 1/2 되게 하여 날개양단의 운동궤적이 과일 melon 형태를 그리며 날개가 위상변화에 따라 변각 운동을 하도록, 회전원판에 등간격으로 설치되어 회전하는 2∼3개의 2엽 날개축을 가진 것을 특징으로 하는 동심2중 구동체의 회전날개바퀴로 구성된 Propeller 장치.
청구항 1 에서 회전날개바퀴가 반경의 크기가 크고작은 2개의 2중날개 바퀴로 구성함에 있어서 하나의 회전 중심부에서 반경이 큰 외주바퀴는 유성기어의 내치차와 결부되고 반경이 작은 내주바퀴는 태양치차에 결부되어 피니온 기어 링크를 몸체에 고정시 태양치차에 동력을 전달하면 2개의 내,외주 바퀴가 중심을 공유하면서 상호 치수에 반비례로 역회전하는 것을 특징으로 하는 동심 2중 구동체의 회전날개 바퀴로 구성된 Propeller 장치.