KR101270597B1 - 학습교구용 조립식 풍력자동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 일측 상면에 형성되며 내부가 수직으로 관통된 돛대설치부(11)와, 타측 상면에 형성되며 내부가 수직으로 관통된 차량조향기설치부(12)와, 돛대설치부(11)와 차량조향기설치부(12) 사이에 형성되며 반원형의 홈을 갖는 돛조향기설치부(13)를 구비한 차량본체(10); 돛대설치부(11)에 삽입되는 돗대지지구(21)와, 돗대지지구(21)에 회전가능하게 설치되는 돛대(22)와, 돛대(22)의 길이방향을 따라 일정간격을 이루며 설치되는 적어도 2개 이상의 활대(23)와, 활대(23) 사이에 설치되는 돛(24)을 구비한 돛조립체(20); 상단부에 형성된 핸들(31a)과, 하단부에 형성된 뒷바퀴설치부(31b)를 갖추고서, 차량조향기설치부(12)에 조향대지지구(33)를 매개로 회전가능하게 설치되는 조향대(31)와, 뒷바퀴설치부(31b)에 회전가능하게 끼워지는 뒷바퀴(32)를 구비한 차량조향기(30); 뒷바퀴(32)가 형성된 반대편 차량본체(10)의 외면에 축(S)을 매개로 회동가능하게 설치되는 앞바퀴(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 초등학생이나 중학생들이 별물로 제작된 각 부재를 이용하여 풍력자동차를 직접 만들어 봄으로서, 풍력자동차의 구동원리 및 구조를 쉽게 이해시켜 줄 수 있으며, 나아가, 제작된 풍력자동차의 돛을 향해 전방, 후방, 측방과 같이 다양한 위치에서 직접바람을 불어 봄으로서 돛이 어느 때 가장 큰 힘을 전달받게 되며, 그로 인해 어떠한 현상이 발생하는지에 대한 다양한 실험을 통해 힘의 합성 및 양력과 같은 과학의 원리를 초등학생이나 중학생들에게 보다 알기 쉽게 전달할 수 있는 이점이 있다.

Description

학습교구용 조립식 풍력자동차{Assembly Type Wind Force Car For Teaching Tool}

본 발명은 학습교구용 조립식 풍력자동차에 관한 것으로서, 풍력자동차를 직접제작 및 실험해 봄으로서, 만드는 재미는 물론 다양한 실험을 통해 과학적인 원리를 보다 알기 쉽게 교육할 수 있는 학습교구용 조립식 풍력자동차에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 자동차(自動車)라 함은, 원동기를 장착하고 도로를 주행하며 사람이나 화물을 운반하는 차를 의미한다.

자동차의 역사는 둥근 바퀴를 만들어 사용했던 기원전 3500년경부터 점차 발전하여 기원전 2500년경에는 수메르인들이 바퀴를 이용해 수레를 만들었고, 1400년경에는 중국에서 화약을 매개로 하는 로켓식 자동수레가, 1472년에는 로마에서 프로펠러의 회전운동을 바퀴에 전달하여 굴러가는 풍력전차가, 1482년과 1600년 경에는 태엽자동차 및 풍력차동차가 개발되었다.

이와 같이 단순하였던 자동차는 18세기 이후로 급진적으로 발전하게 되는데, 18세기 영국에서는 산업혁명을 기점으로 증기를 매개로 사람과 물건을 빠르고 안전하게 이동시키는 증기기관차가 만들어졌고, 그 이후 1886년과 1936년에 독일에서 칼 벤츠와 디젤에 의해 가솔린기관을 장착한 가솔린자동차와 디젤기관을 장착한 디젤자동차가 만들어졌다.

그리고, 상기와 같은 기술의 발전을 거듭하여 오늘날에는 세련되고, 적은 에너지를 매개로 좀 더 빠르고 먼 거리를 이동할 수 있는 자동차가 개발되고 있다.

상기 가솔린 및 디젤과 같은 화석연료를 매개로 움직이는 자동차는 기관의 내부에서 화석연료가 연소하여 외부로 배출되는 과정에 이산화탄소와 같은 대기오염물질을 발생시키고, 지구온난화를 일으켜 우리의 생명을 위협하는 문제가 있었으며, 이와 같은 문제를 해소하고자 근래에는 깨끗하면서도 친환경적인 연료를 사용하는 차량에 대한 개발이 자동차회사들을 중심으로 지속적으로 연구개발되고 있다.

대표적인 친환경자동차로는, 전기를 매개로 움직이는 전기자동차, 수소와 산소의 반응으로 전기를 발생시켜 움직이는 연료전지자동차, 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 이를 매개로 움직이는 태양광자동차, 화석연료와 전기를 매개로 엔진과 전기모터를 동작시켜 움직이는 하이브리드자동차, 바람을 매개로 움직이는 풍력자동차가 있다.

상기와 같은 친환경자동차 중 풍력자동차는, 그 구조가 가장 단순하고 제조가 용이하므로 이동수단으로서 큰 각광을 받고 있으며, 돛에 바람이 걸리는 저항력을 제대로 이용하기 위해 힘의 합성원리 및 양력작용과 같은 과학의 원리가 적용되는고 있다.

이러한 단순한 풍력자동차 하나에도 과학의 원리가 숨겨져 있는데, 이를 교사가 초등학생이나 중학생들에게 충분히 설명한다 하더라도 초등학생이나 중학생은 이러한 과학의 원리를 쉽게 받아 드리지 못하고 오히려 혼돈만을 유발하는바, 따라서, 초등학생이나 중학생 아이들이 풍력자동차를 직접제작해보고, 제작된 풍력자동차를 직접실험하여 봄으로서, 풍력자동차의 원리를 쉽게 이해시켜 줄 수 있는 학습교구용 조립식 풍력자동차에 대한 필요성이 요구되어져 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 풍력자동차를 직접제작 및 실험해 봄으로서, 만드는 재미는 물론 다양한 실험을 통해 과학적인 원리를 보다 알기 쉽게 교육할 수 있는 학습교구용 조립식 풍력자동차를 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

일측 상면에 형성되며 내부가 수직으로 관통된 돛대설치부와, 타측 상면에 형성되며 내부가 수직으로 관통된 차량조향기설치부와, 돛대설치부와 차량조향기설치부 사이에 형성되며 반원형의 홈을 갖는 돛조향기설치부를 구비한 차량본체;

돛대설치부에 삽입되는 돗대지지구와, 돗대지지구에 회전가능하게 설치되는 돛대와, 돛대의 길이방향을 따라 일정간격을 이루며 설치되는 적어도 2개 이상의 활대와, 활대 사이에 설치되는 돛을 구비한 돛조립체;

상단부에 형성된 핸들과, 하단부에 형성된 뒷바퀴설치부를 갖추고서, 차량조향기설치부에 조향대지지구를 매개로 회전가능하게 설치되는 조향대와, 뒷바퀴설치부에 회전가능하게 끼워지는 뒷바퀴를 구비한 차량조향기;

뒷바퀴가 형성된 반대편 차량본체의 외면에 축을 매개로 회동가능하게 설치되는 앞바퀴를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 초등학생이나 중학생들이 별물로 제작된 각 부재를 이용하여 풍력자동차를 직접 만들어 봄으로서, 풍력자동차의 구동원리 및 구조를 쉽게 이해시켜 줄 수 있으며, 나아가, 제작된 풍력자동차의 돛을 향해 전방, 후방, 측방과 같이 다양한 위치에서 직접바람을 불어 봄으로서 돛이 어느 때 가장 큰 힘을 전달받게 되며, 그로 인해 어떠한 현상이 발생하는지에 대한 다양한 실험을 통해 힘의 합성 및 양력과 같은 과학의 원리를 초등학생이나 중학생들에게 보다 알기 쉽게 전달할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 학습교구용 조립식 풍력자동차의 조립된 상태를 도시한 사시도.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 학습교구용 조립식 풍력자동차의 단계별 조립순서를 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 2g를 참조하면, 본 발명에 따른 학습교구용 조립식 풍력자동차는, 차량본체(10), 돛조립체(20), 차량조향기(30), 돛조향기(40), 앞바퀴(50)를 포함하여 구성된다.

도 2a를 참조하면, 상기 차량본체(10)는 전체적으로 직육면체구조를 이루되, 상면에는 중앙의 가상선을 기준으로 일측이 상향 돌출되어 있다.

상기 차량본체(10)의 일측 상면에는 내부가 수직으로 관통된 돛대설치부(11)가 형성되고, 돛대설치부(11)가 설치된 타측 상면에는 내부가 수직으로 관통된 차량조향기설치부(12)가 형성되며, 돛대설치부(11)와 차량조향기설치부(12) 사이에는 반원형의 홈을 갖는 돛조향기설치부(13)가 형성된다.

또한, 상기 돛대설치부(11)가 형성된 차량본체(10)의 외면에는 축(S)이 삽입되어 관통될 수 있도록 구멍이 형성되어 있다.

도 2b 내지 도 2d를 참조하면, 상기 돛조립체(20)는 돗대지지구(21)와 돛대(22), 활대(23), 돛(24) 및 승강부재(25)로 구성된다.

상기 돗대지지구(21)는 중앙이 관통된 원형관으로서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 차량본체(10)의 돛대설치부(11)에 삽입되어 고정된다.

상기 돛대(22)는 장봉으로서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 돛대설치부(11)에 삽입된 돗대지지구(21)에 회전가능하게 삽입된다. 특히 상기 돛대(22)의 상단에는 고리나사가 설치된다.

상기 활대(23)는 소정의 두께와 폭을 갖는 사각바로서, 활대(23)의 중앙에는 구멍이 형성되어 있다.

본 실시 예의 경우 3개의 활대(23)가 사용되는데, 상기 활대(23)는 중앙에 형성된 구멍을 매개로 돛대(22)에 길이방향을 따라 일정간격을 이루며 삽입된다.

상기 돛(24)은 공지의 종이로서, 활대(23)에 접착수단을 매개로 설치된다.

상기 승강부재(25)는 공지의 실로서, 활대(23)가 돛(24)의 길이방향을 따라 순차적으로 승하강되도록 하는 기능을 하며, 승하강되도록 하는 방법에 대한 기술은 이하에서 상세하게 설명하도록 한다.

본 실시 예에 따르면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 돛(24)의 상면 양단에 접착수단(양면테이프)을 매개로 활대(23)를 각각 부착하고, 부착된 활대(23) 중 어느 하나의 상면에 접착수단(양면테이프)을 매개로 다른 돛(24)을 부착한 다음, 이를 부착면을 기준으로 180도 펼친 상태에서 양단에 고리가 형성된 다른 활대(23)를 접착수단(양면테이프)을 매개로 부착하여 활대(23)와 돛(24)을 조립한다.

상기와 같이 조립된 활대(23)와 돛(24)은 도 2d에 도시된 바와 같이, 돛(24)의 전면이 전방을 향해 볼록하게 튀어나오도록 만들어 준 상태에서 돛대(22)에 순차적으로 삽입한다.

이때, 상기와 같이 조립된 활대(23) 중 돛대(22)의 상단부에 배치되는 활대(23)의 구멍에 충분한 여유를 두고 승강부재(25)의 일단부를 묶어 매듭을 만들어 주고, 승강부재(25)의 타단부는 돛대(23)의 상단에 형성된 고리와 차량본체(10)의 상면에 형성되며 돛대(23)에 인접하게 배치된 고리를 경유하도록 관통시켜 준 다음, 승강부재(25)의 일단부와 타단부를 서로 묶어 매듭을 만들어 준다.

상기와 같이, 조립한 상태에서 승강부재(25)를 반 시계 또는 시계방향으로 잡아당기게 되면 돛대(22)의 길이방향을 따라 활대(23)가 승강 또는 하강하게 되고, 이를 통해 실험자는 실제 배의 돛을 올리고 내리고 하는 것을 직·간접적으로 체험할 수 있어 매우 유익하다.

그리고, 상기 돛대(22)의 상단부와 중간부에 배치되는 활대(23)의 구멍에는 활대(23)가 승강부재(25)에 의해 돛대(22)의 길이방향을 따라 이동시 마찰저항이 최소화되도록 하기 위하여 튜브를 설치해 주는 것이 바람직하다.

도 2e를 참조하면, 상기 차량조향기(30)는 조향대(31)와 뒷바퀴(32)로 구성된다.

상기 조향대(31)는 긴 철사를 절곡시켜 형성한 것으로서, 상단부에 형성된 핸들(31a)과, 하단부에 형성된 뒷바퀴설치부(31b)를 갖추고서, 차량조향기설치부(12)에 조향대지지구(33)를 매개로 회전가능하게 설치된다.

상기 뒷바퀴(32)는 뒷바퀴설치부(31b)에 회전가능하게 설치되며, 뒷바퀴설치부(31b)의 양측에는 의 이탈을 방지하는 튜브가 설치된다.

본 실시 예의 경우 상기 조향대(31)의 핸들(31a)을 축 중심으로 회전시키게 되면, 뒷바퀴설치부(31b)에 설치된 뒷바퀴(32)가 조향대(31)에 의해 자연스럽게 됨으로서 차량본체(10)의 이동방향을 결정하게 된다.

그리고, 상기 조향대(31)의 핸들(31a)에는 핸들(31a)이 실험자의 조작 없이 축 중심으로 자유회전되는 것을 방지토록 하기 위하여 별도의 블록(34)이 착탈가능하게 설치된다.

도 2f 및 도 2g를 참조하면, 상기 돛조향기(40)는 한 쌍의 관지지구(41)와 관(42), 고무부재(43) 및 실(44)로 구성된다.

상기 관지지구(41)는 중앙이 관통되며 소정의 두께를 원판으로서, 차량본체(10)의 돛조향기설치부(13)에 접착수단(양면테이프)를 매개로 상호 이격배치되게 설치된다.

상기 관(42)은 내부가 관통된 중공관으로서, 일단부가 한 쌍의 관지지구(41)에 회전가능하게 삽입되고, 타단부가 후방으로 돌출된다.

상기 고무부재(43)는 관지지구(42) 사이의 관(41) 둘레면에 접착수단(양면테이프)을 매개로 고정된다. 여기서, 상기 고무부재(43)는 실(44)이 관(42)의 회전시 마찰에 의해 함께 권취되도록 마찰력을 제공하는 매개체역할을 한다.

한편, 상기 고무부재(43)의 양단에는 필요에 따라 보조지지구(45)가 설치될 수 있다.

상기 실(44)은 고무부재(43)의 둘레면에 권취되되, 일단과 타단이 각각 돛대(22)의 하단부에 설치된 활대(23)의 양단에 연결된다.

한편, 상기 차량본체(10)에는 사람모형의 가이더(46)가 더 보강 구비되며, 가이더(46)의 양단에 형성된 고리의 내측으로 실(44)이 일단부와 타단부가 이동가능하게 관통된다.

그리고, 상기 돛조향기(40)를 기준으로 차량본체(10)의 상면 양측에는 실(44)을 안내하는 고리나사가 설치된다.

본 실시 예의 경우, 상기 돛조향기(40)의 관지지구(41)를 돛조향기설치부(13)에 접착수단(양면테이프)를 매개로 고정한 상태에서 관(42)을 축 중심으로 회전시키게 되면, 고무부재(43)의 둘레면에 권취되고 양단이 각각 활대(23)의 양단에 고정된 실(44)이 고무부재(43)와의 마찰로 인하여 서서히 감기게 되고, 이로 인하여 돛대(22)를 중심으로 활대(23)을 축 회전시키게 됨으로서, 돛조립체(20)의 방향을 선택적으로 조향할 수 있게 된다.

도 2g를 참조하면, 상기 뒷바퀴(32)가 형성된 반대편 차량본체(10)의 외면에는 축(S)을 매개로 회동가능하게 설치되는 앞바퀴(50)가 설치된다.

본 실시 예의 경우 차량본체(10)의 외면에 형성된 구멍에 축(S)을 삽입하게 되면, 축(S)의 양단부가 외향으로 돌출되는데, 돌출된 축(S)의 양단부에는 한 쌍의 튜브가 설치되어 고정되며, 한 쌍의 튜브 사이로 앞바퀴(50)가 설치된다.

상기 앞바퀴(50)는 축(S)을 중심으로 회전되거나 또는 축(S)에 고정되어 축(S)과 함께 회전될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 초등학생이나 중학생들이 별물로 제작된 각 부재를 이용하여 풍력자동차를 직접 만들어 봄으로서, 풍력자동차의 구동원리 및 구조를 쉽게 이해시켜 줄 수 있으며, 나아가, 제작된 풍력자동차의 돛을 향해 전방, 후방, 측방과 같이 다양한 위치에서 직접바람을 불어 봄으로서 돛이 어느 때 가장 큰 힘을 전달받게 되며, 그로 인해 어떠한 현상이 발생하는지에 대한 다양한 실험을 통해 힘의 합성 및 양력과 같은 과학의 원리를 초등학생이나 중학생들에게 보다 알기 쉽게 전달할 수 있는 이점이 있다.

10: 차량본체 11: 돛대설치부 12: 차량조향기설치부
13: 돛조향기설치부 20: 돛조립체 21: 돛대지지구
22: 돛대 23: 활대 24: 돛
25: 승강부재 30: 차량조향기 31: 조향대
32: 뒷바퀴 33: 조향대지지구 34: 블록
40: 돛조향기 41: 관지지구 42: 관
43: 고무부재 44: 실 45: 보조지지구
46: 가이더 50: 앞바퀴 S: 축

Claims (3)

1. 일측 상면에 형성되며 내부가 수직으로 관통된 돛대설치부(11)와, 타측 상면에 형성되며 내부가 수직으로 관통된 차량조향기설치부(12)와, 돛대설치부(11)와 차량조향기설치부(12) 사이에 형성되며 반원형의 홈을 갖는 돛조향기설치부(13)를 구비한 차량본체(10);
   돛대설치부(11)에 삽입되는 돗대지지구(21)와, 돗대지지구(21)에 회전가능하게 설치되는 돛대(22)와, 돛대(22)의 길이방향을 따라 일정간격을 이루며 설치되는 적어도 2개 이상의 활대(23)와, 활대(23) 사이에 설치되는 돛(24)을 구비한 돛조립체(20);
   상단부에 형성된 핸들(31a)과, 하단부에 형성된 뒷바퀴설치부(31b)를 갖추고서, 차량조향기설치부(12)에 조향대지지구(33)를 매개로 회전가능하게 설치되는 조향대(31)와, 뒷바퀴설치부(31b)에 회전가능하게 끼워지는 뒷바퀴(32)를 구비한 차량조향기(30);
   뒷바퀴(32)가 형성된 반대편 차량본체(10)의 외면에 축(S)을 매개로 회동가능하게 설치되는 앞바퀴(50)를 포함하며;
   상기 돛조립체(20)에는 승강부재(25)가 더 보강 구비되며, 승강부재(25)에 의해 활대(23)가 돛(24)의 길이방향을 따라 순차적으로 승하강되는 것을 특징으로 하는 학습교구용 조립식 풍력자동차.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 차량본체(10)에는,
   돛조향기설치부(13)에 고정되는 한 쌍의 관지지구(41)와, 한 쌍의 관지지구(41)에 회전가능하게 설치되는 관(42)과, 관지지구(42) 사이의 관(41) 둘레면에 고정되는 고무부재(43)와, 고무부재(43)의 둘레면에 권취되되, 일단과 타단이 각각 돛대(22)의 하단부에 설치된 활대(23)의 양단에 연결되는 실(44)을 갖추고서, 관(42)의 회전에 따라 실(44)을 매개로 활대(23)를 잡아당겨 활대(23) 및 돛(24)이 돛대(22)를 중심으로 회전되도록 하는 돛조향기(40)가 더 보강 구비된 것을 특징으로 하는 학습교구용 조립식 풍력자동차.
   
   
3. 삭제

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