KR101344777B1

KR101344777B1 - 회전하는 하방날개형 비행체

Info

Publication number: KR101344777B1
Application number: KR1020080065306A
Authority: KR
Inventors: 최기남
Original assignee: (주)선택이앤티
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2014-01-15
Also published as: WO2010005203A3; JP2011527264A; DE112009001649T5; US20110101156A1; WO2010005203A2; JP5549020B2; US8272593B2; CN102119102A; KR20100005321A; CN102119102B

Abstract

종래의 하방날개형 비행체는 프로펠러의 회전으로 발생하는 비행체의 반토크를 제거하고 비행체의 비행을 위해, 여러 쌍의 고정판과 전후진 조정날개 및 좌우회전 조정날개를 각각 장착하여 조정함으로 비행체의 구조와 조정이 복잡하며 비행체의 무게와 부피가 대형화하게 되어 협소한 공간에서 정찰 및 감시에 어려운 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명은 비행체의 반토크를 제거하지 않고 1개의 조정날개로 비행체가 계속하여 회전하면서 정지, 전후진, 좌우회전, 좌측진, 우측진 등의 비행을 가능하게 한 것을 특징으로 하는 비행체로서, 비행체의 구조와 조정을 간단하게 하여 무게와 크기를 줄일 수 있어 협소한 장소에서의 비행 뿐 만아니라, 실내에서의 정찰과 감시 등을 가능하게 하고, 동력효율을 높일 수 있는 회전하는 하방날개형 비행체를 제공한다.

고정피치, 가변피치, 프로펠러, 고정판, 조정날개, 카메라

Description

회전하는 하방날개형 비행체 { Rotational bottom-blade type vehicle }

본 발명은 무인 회전익기의 한 종류인 하방날개형 비행체에 관한 것이다.

하방날개형 비행체는 일반적으로 프로펠러와 다수의 조정날개로 구성되어 있는 비행체로서, 동력으로 프로펠러를 회전하고 다수의 조정날개를 조정하여 비행체의 상승 및 하강, 전진 및 후진, 좌우회전, 좌측진 및 우측진 등의 비행을 수행하는 비행체이다.

일반적으로 종래의 하방날개형 비행체는 비행체의 반토크를 제거하고, 비행체의 전진 및 후진, 좌우회전, 좌측진 및 우측진 등의 비행을 수행하기 위한 수단으로 다수의 고정판과 다수의 조정날개를 장착하는 구조를 필요로 한다.

그래서 프로펠러의 회전으로 발생하는 비행체의 불안정과 반토크를 제거하기 위한 방법으로, 경사진 고정판을 장착하거나 수시로 조정날개를 조정하는 장치를 필요로 하여 비행체의 구조가 복잡하여 지고 장비의 첨가가 필요함에 따라 부피와 무게가 가중되어야 한다.

또한, 하방날개형 비행체는 공중에서의 비행 뿐 만아니라 감시 및 정찰 등의 목적으로 비행체의 무게와 부피를 줄여 좁은 공간에서의 비행이 가능하고, 체공시 간이 긴 간단한 구조의 소형 비행체를 계속하여 필요로 하여왔다.

본 발명은 비행체의 반토크를 제거하지 않고, 다수의 조정날개가 아닌 1개의 조정날개 만을 사용하여 비행체의 구조와 조정을 간단하게 하여 비행체의 무게와 부피를 줄여 비행체를 소형화하여, 비행체가 회전하면서 비행체의 전진 및 후진, 좌우회전, 좌측진 및 우측진 등의 비행을 수행할 수 있는 동력효율이 높은 회전하는 하방날개형 비행체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 비행체는, 비행체의 반토크를 제거하지 않으며, 또한 비행체의 구조는 중심축을 중심으로 수평으로 고정피치인 프로펠러를 장치하고, 프로펠러의 중심축 상부에 동력부를 장치하고, 프로펠러의 중심축 하부에 제어부를 장치하고, 제어부를 중심으로 제 1 , 제 2, 제 3 및 제 4고정판이 서로 교대로 십자모양으로 위치하여 한쪽 끝단은 제어부에 고정되어 장착되고, 다른 쪽 끝단의 아래에는 다리를 장착하고, 1개의 조정날개가 제 1고정판과 제 2고정판 아래에 제어부를 가로질러 힌지로 장치되어 있고, 조정날개는 제어부에 하부에 장치한 조정장치에 의해 움직이도록 장치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 설명과 같이, 종래의 하방날개형 비행체는 다수의 조정날개가 필요 하여 구조가 복잡하고 그에 따른 장비를 장치하여야 하므로, 비행체의 무게와 부피가 커져야 한다.

본 발명은 비행체의 반토크를 제거하지 않고 비행체의 회전상태를 그대로 유지하게 하면서 1개의 조정날개 만으로 비행체의 정지, 좌회전, 우회전, 전진, 후진, 좌측진, 우측진 등의 기능을 수행하므로 구조가 간단하고 무게와 부피를 줄일 수 있게 되어 비행체를 소형화 할 수 있다.

이와 같이 비행체를 소형화 할 수 있어 실내 및 좁은 공간에서 비행이 가능하고, 비행체가 회전하므로 감시 장비를 장치하여 동시에 다방면의 정찰과 감시를 용이하게 하고, 동력효율을 높일 수 있게 되고, 나아가 비행체의 체공시간을 늘게 하는 효과가 있다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 전체적인 구조를, 본 발명의 회전하는 하방날개형 비행체의 사시도인 도 1 을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 중심축(1)을 중심으로 수평으로 고정피치인 프로펠러(2)를 장치하고, 프로펠러(2)의 중심축(1) 상부에 동력부(3)를 장착하고, 프로펠러(2)의 중심축(1) 하부에 제어부(4)를 장착하고, 제 1고정판(11), 제 2고정판(12), 제 3고정판(13) 및 제 4고정판(14)이 십자모양으로 한쪽 끝단은 제어부(4)에 고정하여 장착되고, 다른 쪽 끝단의 아래에는 다리(40)를 세로로 고정하여 장착하고, 1개의 조정날개(30)가 제 1고정판(11)과 제 2고정판(12) 아래에 제어부(4)를 가로질러 힌지(32)로 장치되어 있고, 조정날개(30)는 제어부(4)에 장치한 도 2와 같이 조정장치(31)에 의해 움직이도록 장치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

중심축(1)은 본 발명의 구성의 예를 보인 도 7과 같이, 원형 파이프 모양으 로 내부가 비어있어 비행체를 조정하는 장치인 동력부(3)와 제어부(4)를 연결하는 연결선(8)의 통로로 사용되고, 외부는 동력장치에 의해 회전하는 프로펠러(2) 등을 장착하는 축이다.

고정판(11, 12, 13, 14)은 형태가 같은 모양으로 프로펠러의 회전으로 발생하는 바람이 아래로 잘 흐르도록 유선형 모양이다.

조정날개(30)는 사각모양을 한 판으로서 제어부(4) 아래에 장착된 조정장치(31)에 의해 조정되어 움직일 수 있도록 제어부(4), 제 1 및 제 2고정판(11, 12) 아래에 가로질러 힌지(32)로 장치되어 있어, 비행체의 비행을 조정하는 역할을 한다.

다리(40)는 비행체의 이륙과 착륙 시 비행체, 조정날개(30) 및 고정판(11, 12, 13, 14)을 보호하기 위해 설치된다.

본 발명은 무인 회전익기로서 무선 조정에 의해 비행체를 조정하며, 기존의 비행체와 다르게 일정한 방향성을 가지고 있지 않고, 비행체의 반토크를 제거하지 않고 그대로 유지시킴으로 비행체가 계속 회전하면서 상승과 하강을 할 뿐 만 아니라 정지, 좌회전, 우회전, 전진, 후진, 좌측진, 우측진 비행을 수행하도록 되어있다.

도 2는 도 1의 제 4고정판(14)과 제어부(4)의 일부를 절단하여 제거한 모양의 사시도로서, 조정날개(30)는 조정장치(31)에 의해 조정되어 움직일 수 있도록 제 1 및 제 2고정판(11, 12) 아래에 제어부(4)를 가로질러 힌지(32)로 장치되어 있음을 보여준다.

도 1과 도 2와 같이 조정날개(30)가 수직방향으로 펴진 상태, 즉 조정날개(30)가 y 에 위치한 상태에서 동력으로 프로펠러(2)를 반시계방향으로 회전하면, 비행체는 반토크에 의해 시계방향으로 회전하면서 상승과 하강을 하게 된다.

또한 프로펠러(2)를 회전하여 비행체를 상승시키면, 어느 일정한 프로펠러(2)의 회전속도에서 비행체는 시계방향으로 계속 회전하면서 일정한 위치에 안정되어 정지한 상태가 되는데, 이를 본 발명에서는 비행체가 정지비행 상태에 있다고 한다.

비행체가 정지비행 상태에서 전진하기 위한 기본적인 작동원리를 설명하기 위하여, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6 각각의 그림에서 표시한 화살표와 같이 비행체가 아랫방향으로 움직이는 것을 전진한다고 전제할 때, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 프로펠러의 아래 부분인 고정판(11, 12, 13, 14)의 위치와 조정날개(30)의 움직인 모양을 위에서 보인 개념도로서, 고정판(11, 12, 13, 14)의 위치와 조정날개(30)의 모양을 구분동작으로 각각 90도 시계방향으로 회전하여 움직인 상태를 보여준다.

또한, 상기한 도 3에서부터 도 6의 그림은 제 1고정판(11)을 기준으로 하여 설명한 것으로, 제 1고정판(11)의 위치를 빗금으로 표현하여 이해를 돕도록 하였다.

본 발명의 비행체는 계속 회전하면서 비행하는 방식으로, 프로펠러(2)가 반시계 방향으로 회전하면 비행체는 반토크에 의해 시계방향으로 회전하게 되는데, 도 3과 같이 제 1고정판(11)이 아래 방향으로 향한 위치에서 조정날개(30)를 x 위 치로 하면, 비행체는 화살표방향으로 전진하려는 힘이 발생하여 비행체는 전진비행 하게 되고, 비행체가 도 4와 같이 90도 회전하였을 때 조정날개(30)를 y 위치로 조정하면, 비행체는 정지비행 상태가 되고, 비행체가 도 5와 같이 180도 회전하였을 때 조정날개(30)를 z 위치로 조정하면, 비행체는 다시 화살표 방향으로 전진하게 되고, 비행체가 도 6과 같이 270도 회전하였을 때 조정날개(30)를 y 위치로 하면, 비행체는 정지비행 상태가 되고, 다시 비행체가 360도 회전하여 도 3과 같은 상태가 되었을 때 위와 같이 조정날개(30)를 x 의 위치로 하면 비행체는 화살표 방향으로 전진하면서 비행하게 된다.

즉, 비행체의 정지비행 상태에서 도 3과 같이 빗금 친 제 1고정판(11)이 아래 방향에 위치한 상태에서, 비행체가 1회전 하는 동안 조정날개(30)를 도 3과 같이 x 의 위치에서 도 4와 같이 y 의 위치로, 도 5와 같이 z 의 위치로, 도 6과 같이 y 의 위치로 그리고 다시 도 3과 같이 x 의 위치로 연속적으로 조정하면, 비행체는 계속 회전하면서 화살표 방향으로 전진비행하게 되는 것이다.

여기서, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6은 이해를 돕기 위하여 구분동작으로 나누어 설명 하였지만, 예를 들어 비행체가 1초당 8회전을 한다고 가정하면 도 3, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 3의 1회전 구분동작은 1/8초에 비행체가 한 바퀴 회전하는 매우 빠른 동작을 보여주는 것으로서, 순간적으로 이루어지는 조정날개의 동작은 제어부의 제어장치에 내장된 마이크로프로세서에 의해 자동적으로 제어되도록 되어 있다.

반대로, 화살표의 반대방향인 제 2고정판(12) 방향으로 후진비행 하기 위한 조정 방법은, 도 3의 빗금 친 제 1고정판(11)이 아래 방향에 위치한 상태에서, 비행체가 1회전 하는 동안 조정날개(30)를 z 의 위치에서 y 의 위치로, x 의 위치로, y 의 위치로 그리고 다시 z 의 위치로 연속적으로 조정하면, 비행체는 계속 회전하면서 화살표 반대방향인 제 2고정판(12) 방향으로 후진비행 하게 되는 것이다.

그리고 비행체의 좌회전, 우회전, 좌측진 및 우측진의 비행원리는, 제 1고정판(11)이 비행하고자 하는 방향의 위치에 왔을 때 상기한 조정원리에 따라 조정날개(30)를 반복적으로 조정함으로써 원하는 비행이 가능하게 된다.

상기한 바와 같이, 비행체의 정지, 전진, 후진, 좌측진, 우측진, 좌회전, 우회전 비행을 1개의 조정날개(30) 만을 제어함으로써 가능하게 하며 그 구조 또한 간단하게 구성할 수 있다.

따라서 본 발명은 1개의 조정날개만으로 비행체의 정지, 좌회전, 우회전, 전진, 후진, 좌측진, 우측진 등의 기능을 수행하고, 프로펠러의 회전으로 발생하는 비행체의 반토크를 제거하지 않음으로 그에 따른 조정과 장비를 필요로 하지 않게 되어 그 구조가 간단하고 무게와 부피를 줄일 수 있게 되어 비행체를 소형화 할 수 있을 뿐 만 아니라 종래의 비행체 보다 동력효율을 높일 수 있게 되고, 나아가 비행체의 체공시간을 늘릴 수 있게 하는 효과가 있다.

본 발명은 도 1과 같이 고정피치 프로펠러(2)를 사용하여 프로펠러의 중심축(1) 상부와 하부에 비행체의 무게를 분산하여 설치함으로써, 비행체 무게의 분산 에 의해 비행체가 스스로 복원력에 의해 수평 평형안정을 이루도록 하였다.

또한, 본 발명의 비행체는 회전체이므로 스스로 안정성을 가지고 있으며, 비행체가 계속하여 회전하므로 정지상태의 비행체보다 눈에 잘 띄지 않는 장점이 있다.

상술한 본 발명의 구성의 예를 보인 도 7을 참조하면, 고정피치인 프로펠러(2)를 중심으로 동력부(3)에 동력원(61)을 장치하고, 파이프 형태의 중심축(1)을 관통하는 연결선(8)을 통하여 아래에 동력을 전달하며, 아래에는 비행체의 나머지 부분인 외접기어(64), 동력장치(62), 동력기어(63), 제어장치(7), 조정날개(30), 제 1 , 제 2 , 제 3 , 제 4 고정판(11, 12, 13, 14) 및 다리(40) 등을 배치하여, 프로펠러(2)를 중심으로 총 비행체의 무게를 윗부분과 아랫부분에 분산하여 설치한다. 여기서, 동력부(3)와 제어부(4)는 프로펠러(2)의 중심축(1) 부근에 무게중심이 오도록 무게의 균형과 설계에 따라 위치를 바꾸어 설치할 수 있다. 여기서 제 4고정판(14)는 절단되어 보이지 않는다.

본 발명의 작동원리는 도 7에 나타낸 바와 같이, 동력원(61)에 연결된 연결선(8)을 통해 동력을 전달받은 제어장치(7)가 동력장치(62)를 제어하고, 동력장치(62)의 축에 고정된 동력기어(63)가 회전하면 동력기어(63)에 맞물려있는 외접기어(64)가 동시에 회전함으로써 프로펠러(2)가 회전하게 되어 비행체가 비행하게 된다.

그리고 본 발명에 위치 인식장치를 내장하여 비행체의 위치와 방향을 인식하게 하고, 일정한 고정판 앞에 점멸등을 장치하여 비행체의 비행 중 고정판의 위치를 식별 할 수 있게 한다.

도 8은 제어부(4) 앞에 카메라(6)를 장착하고, 외부에서 부는 바람을 차단하고 프로펠러(2)의 회전으로 발생한 바람이 고정판(11, 12, 13, 14)과 조정날개(30)에 보다 잘 전달되도록 고리모양의 원통형 원형틀(5)을 장치한 본 발명의 또 다른 실시 예이다.

도 8과 같이 제 1고정판(11) 쪽 위의 제어부(4) 앞에 이미지 센서인 카메라(6)를 장착하면, 비행체가 계속 회전하면서 촬영을 하게 되므로, 제 1고정판(11)이 도 3의 위치에서는 앞쪽의 이미지를 촬영하고, 도 4의 위치에서는 좌측의 이미지를 촬영하고, 도 5의 위치에서는 뒤쪽의 이미지를 촬영하고, 도 6의 위치에서는 우측의 이미지를 촬영하게 된다.

따라서 비행체가 1초당 8회전을 할 경우, 1초당 32프레임의 이미지를 촬영할 수 있음으로 한 개의 카메라(6)로 사방을 감시 할 수 있게 된다.

회전하지 않는 일반적인 회전익기의 경우에는 사방을 동시에 감시하기위해서는 4개의 카메라가 필요하지만, 본 발명의 회전하는 비행체의 경우에는 한 개의 카메라로 사방을 감시하므로, 비행체의 무게와 부피를 감소하게 하고 장치구성을 간단하게 할 수 있다.

따라서 비행체를 소형화 할 수 있어 실내 및 좁은 공간에서 비행이 가능하고, 감시 장비를 장치하여 정찰과 감시를 용이하게 한다.

도 1은 본 발명의 회전하는 하방날개형 비행체의 사시도

도 2는 도 1의 일부분을 절단한 회전하는 하방날개형 비행체의 일부 단면 사시도

도 3은 비행체의 전진비행시 도 2의 고정판과 조정날개의 상태를 위에서 본 개념도

도 4는 도 3이 90도 회전하였을 때 고정판과 조정날개의 상태를 위에서 본 개념도

도 5은 도 3이 180도 회전하였을 때 고정판과 조정날개의 상태를 위에서 본 개념도

도 6은 도 3이 270도 회전하였을 때 고정판과 조정날개의 상태를 위에서 본 개념도

도 7은 본 발명의 구성의 예를 보인 일부 단면 및 사시도

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예를 보인 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 중심축 2 : 프로펠러

3 : 동력부 4 : 제어부

5 : 원형틀 6 : 카메라

7 : 제어장치 8 : 연결선

11 : 제 1고정판 12 : 제 2고정판

13 : 제 3고정판 14 : 제 4고정판

30 : 조정날개 31 : 조정장치

32 : 힌지 40 : 다리

61 : 동력원 62 : 동력장치

63 : 동력기어 64 : 외접기어

Claims

하방날개형의 비행체에 있어서,

중심축을 중심으로 수평으로 장치된 고정피치인 프로펠러,

상기 프로펠러의 중심축 상부에 장착된 동력부,

상기 프로펠러의 중심축 하부에 장착되고 조정장치를 구비하는 제어부,

상기 조정장치에 장착된 1개의 조정날개,

십자모양으로 각각의 한쪽 끝단이 상기 제어부에 장착된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 고정판,

상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 고정판의 다른 쪽 끝단의 아래에 세로로 고정하여 장착된 다리를 포함하고,

제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 고정판은 서로 동일 형태의 유선형으로 이루어지고,

상기 조정날개는 상기 제 1 고정판과 제 2 고정판 아래에 힌지로 설치되며,

상기 제어부의 하부에 상기 조정장치와 조정날개가 마련되고,

상기 고정피치 프로펠러와 상기 조정날개를 조정하여, 상기 비행체가 비행 중에 회전하면서 상승, 하강, 전진, 정지, 후진, 좌회전, 우회전, 좌측진, 우측진 비행을 수행하는 것을 특징으로 하는 회전하는 하방날개형 비행체.
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제 1항에 있어서,

상기 제어부는 제어장치를 포함하며, 상기 제어장치는 상기 조정장치를 제어하여 비행체의 회전 움직임에 따라 상기 조정날개를 조정하는 기능을 갖는 제어장치를 장착한 것을 특징으로 하는 회전하는 하방날개형 비행체.
제 1항에 있어서,

상기 제어부 전면에 카메라를 장착하고, 상기 제어부를 중심으로 제 1 , 제 2 , 제 3 및 제 4고정판이 십자모양으로 한쪽 끝단은 상기 제어부에, 다른 쪽 끝단은 원형틀에 세로로 고정하여 장착하고, 상기 원형틀 아래에는 다리를 세로로 고정하여 장착하도록 구성한 것을 특징으로 하는 회전하는 하방날개형 비행체.
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