KR101529856B1

KR101529856B1 - 헬리콥터식 비행체

Info

Publication number: KR101529856B1
Application number: KR1020150038604A
Authority: KR
Inventors: 양연철
Original assignee: 양연철
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2015-06-17

Abstract

본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체(100)는, 차체(10); 상기 차체(10)에 장착되는 엔진을 포함하는 엔진부(20); 상기 엔진부(20)와 연결되는 미션부(30); 일단이 상기 미션부(30)의 좌측 및 우측에 각각 장착되어 수평 무단변속장치(96)를 거쳐 엔진의 회전력을 전달하는 제1수평구동축(31)과 제2수평구동축(32); 상기 제1수평구동축(31)과 제2수평구동축(32)의 타단에 각각 구비되는 제1수평구동축베벨기어(17)와 제2수평구동축베벨기어(13); 상기 제1수평구동축베벨기어(17)와 제2수평구동축베벨기어(13)에 각각 수직방향으로 치합되는 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67); 일단이 상기 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67)와 연결되는 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26); 상기 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26)의 타단에 연결되는 수직 무단변속장치(95); 일단이 상기 수직 무단변속장치(95)와 연결되어 상기 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26)으로부터 전달된 엔진의 회전력을 제2유니버셜조인트(55)를 거쳐 전달하는 제3수직구동축(56)과 제4수직구동축(66); 상기 차체(10)에 장착되고, 상기 제3수직구동축(56)과 제4수직구동축(66)의 타단에 연결되어 차체의 이동을 조절하는 로터(52,62)를 포함하는 제3로터부(50)와 제4로터부(60); 및 상기 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67)에 수직방향으로 각각 치합되는 제3수평구동축베벨기어(47)와 제4수평구동축베벨기어(77); 일단이 상기 제3수평구동축베벨기어(47)와 제4수평구동축베벨기어(77)에 연결되고 제1유니버셜조인트(91)를 거쳐 엔진의 회전력을 전달받는 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76); 상기 차체(10)에 인입 및 인출 가능하도록 제1유니버셜조인트(91)를 기준으로 회전식으로 장착되고, 상기 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76)의 타단에 연결되어 차체의 이동을 조절하는 로터(41,71)를 포함하는 제1로터부(40)와 제2로터부(70); 상기 엔진부(20), 미션부(30), 수평 무단변속장치(96), 수직 무단변속장치(95), 제1로터부(40), 제2로터부(70), 제3로터부(50) 및 제4로터부(60)의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제1로터부(40) 및 제2로터부(70)의 각 로터부는, 상승 및 하강을 조절하는 로터(41,71); 상기 로터(41,71)가 전후좌우 방향으로 기울어지도록 지지하는 로터방향전환지지부(43,73); 일단이 상기 로터(41,71)의 중심에 장착되는 회전축(42,72); 상기 회전축(42,72)의 타단에 장착되는 제1베벨기어(44,74); 및 상기 제1베벨기어(44,74)와 수직방향으로 치합되고, 상기 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76)의 타단에 연결되는 제2베벨기어(45,75)를 포함한다.
본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체는 기존의 육상에 주행하는 자동차의 구동 계통과 리무진 연장부를 활용하여 수직꼬리 회전날개 없이 회전력 및 방향제어력을 가지는 수직방향의 회전날개 및 양측의 회전날개를 하나의 엔진 출력으로부터 독립적으로 제어 조종하게 함으로써, 수직방향의 회전날개를 필요에 따라 조립 및 해체하고, 양측의 회전날개를 필요에 따라 입출시켜 간편하게 자동차겸 비행체로서 전후/좌우/상하 간편하고 안정적으로 수직 이착륙가능하게 비행을 할 수 있고, 비행에 필요한 신뢰성있는 최소한의 단순화된 부품으로 구성되어 저가형으로 보급되어 대중화될 수 있는 항공 교통수단을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

헬리콥터식 비행체{FLIGHT VEHICLE HAVING FLYING FUNCTION OF HELICOPTER}

본 발명은 헬리콥터식 비행체에 관한 것으로, 기존 자동차의 구동계통의 구성을 활용하여 앞좌석 및 뒷좌석 사이의 리무진 연장부 및 차체 프레임내에에 수직 방향 및 수평 방향으로 회전 날개의 조정이 가능하도록 장착하여 헬리콥터식으로 수직이착륙 및 비행이 가능하게 한 헬리콥터식 비행체에 관한 것이다.

현대 사회에서 육상 교통수단의 대표격인 자동차의 보급률은 급격히 증가하고 있으며, 이에 반해 도로 확보율 및 증가율은 자동차의 보급률을 따라가고 있지 못해 갈수록 도로는 자동차의 포화상태로 교통 정체 및 기름 낭비 등의 현상이 나타나고 있다.

이러한 육상 교통환경은 갈수록 악화되고 있으며, 이동시간, 이동비용이 상승하고 있어 이에 대한 대책으로 빠른 항공 교통수단이 제안되고 있으나, 항공 교통수단은 경비행기, 헬리콥터, 항공사의 여객기 등으로 개인이 손쉽게 이용할 수 있는 상황이 아니며, 접근 시간 및 고비용이 소요되는 문제점이 있다.

현대인들은 여행 및 비즈니스 등 활동영역이 넓어짐에 따라 머지않은 수십년 후에는 자가용 비행교통수단을 필요로 하게 되며, 저가이면서 보급화될 수 있는 비행체를 필요로 하고 있다.

특히, 기존 자동차의 구조를 크게 변경하지 않더라도 기존 자동차의 구동 계통을 최대한 활용하여 설계, 연구 비용 및 투자 비용을 낮춰 비행기의 단가를 낮추고 대중화에 기여할 수 있는 비행기의 모델이 요구되고 있다.

1. 비행기 (공개특허 제10-2003-0081249호) 2. 수직이착륙 비행기 겸용 비행체 (공개특허 제10-2009-0116573)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기존 자동차의 리무진 연장부의 지붕 및 양측에 회전날개 및 차체 프레임내에 구동구성을 장착하여 앞좌석 및 뒷좌석 승객 내부의 공간 활용도를 그대로 유지하면서 기존 자동차의 플랫폼을 활용하여 제조 단가가 낮아지고, 대중화에 기여하며, 안전하고 간편하게 조작이 가능하여 정지상태에서 수직이착륙이 가능하고, 수직방향의 회전날개를 필요에 따라 조립 및 해체하고, 양측의 회전날개를 필요에 따라 입출시켜 간편하게 자동차겸 비행체로서 저가의 보급형으로서 원하는 장소까지 빠른 시간내에 이동하게 해 주는 헬리콥터식 비행체를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체(100)는, 차체(10); 상기 차체(10)에 장착되는 엔진을 포함하는 엔진부(20); 상기 엔진부(20)와 연결되는 미션부(30); 일단이 상기 미션부(30)의 좌측 및 우측에 각각 장착되어 수평 무단변속장치(96)를 거쳐 엔진의 회전력을 전달하는 제1수평구동축(31)과 제2수평구동축(32); 상기 제1수평구동축(31)과 제2수평구동축(32)의 타단에 각각 구비되는 제1수평구동축베벨기어(17)와 제2수평구동축베벨기어(13); 상기 제1수평구동축베벨기어(17)와 제2수평구동축베벨기어(13)에 각각 수직방향으로 치합되는 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67); 일단이 상기 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67)와 연결되는 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26); 상기 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26)의 타단에 연결되는 수직 무단변속장치(95); 일단이 상기 수직 무단변속장치(95)와 연결되어 상기 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26)으로부터 전달된 엔진의 회전력을 제2유니버셜조인트(55)를 거쳐 전달하는 제3수직구동축(56)과 제4수직구동축(66); 상기 차체(10)에 장착되고, 상기 제3수직구동축(56)과 제4수직구동축(66)의 타단에 연결되어 차체의 이동을 조절하는 로터(52,62)를 포함하는 제3로터부(50)와 제4로터부(60); 및 상기 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67)에 수직방향으로 각각 치합되는 제3수평구동축베벨기어(47)와 제4수평구동축베벨기어(77); 일단이 상기 제3수평구동축베벨기어(47)와 제4수평구동축베벨기어(77)에 연결되고 제1유니버셜조인트(91)를 거쳐 엔진의 회전력을 전달받는 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76); 상기 차체(10)에 인입 및 인출 가능하도록 제1유니버셜조인트(91)를 기준으로 회전식으로 장착되고, 상기 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76)의 타단에 연결되어 차체의 이동을 조절하는 로터(41,71)를 포함하는 제1로터부(40)와 제2로터부(70); 상기 엔진부(20), 미션부(30), 수평 무단변속장치(96), 수직 무단변속장치(95), 제1로터부(40), 제2로터부(70), 제3로터부(50) 및 제4로터부(60)의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제1로터부(40) 및 제2로터부(70)의 각 로터부는, 상승 및 하강을 조절하는 로터(41,71); 상기 로터(41,71)가 전후좌우 방향으로 기울어지도록 지지하는 로터방향전환지지부(43,73); 일단이 상기 로터(41,71)의 중심에 장착되는 회전축(42,72); 상기 회전축(42,72)의 타단에 장착되는 제1베벨기어(44,74); 및 상기 제1베벨기어(44,74)와 수직방향으로 치합되고, 상기 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76)의 타단에 연결되는 제2베벨기어(45,75)를 포함한다.

본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체는 기존의 육상에 주행하는 자동차의 구동 계통과 리무진 연장부를 활용하여 수직꼬리 회전날개 없이 회전력 및 방향제어력을 가지는 수직방향의 회전날개 및 양측의 회전날개를 하나의 엔진 출력으로부터 독립적으로 제어 조종하게 함으로써, 수직방향의 회전날개를 필요에 따라 조립 및 해체하고, 양측의 회전날개를 필요에 따라 입출시켜 간편하게 자동차겸 비행체로서 전후/좌우/상하 간편하고 안정적으로 수직 이착륙가능하게 비행을 할 수 있고, 차체 프레임내에 구동구성을 배치시켜 승객의 내부 공간활용도를 높였으며, 비행에 필요한 신뢰성있는 최소한의 단순화된 부품으로 구성되어 저가형으로 보급되어 대중화될 수 있는 항공 교통수단을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 사시도.
도2는 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 측면도.
도3a는 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 일 실시예의 정면도.
도3b는 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 다른 실시예의 정면도.
도4는 본 발명에 따른 로터부의 적용예를 보여주는 개념도.
도5는 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 다른 실시예를 보여주는 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 사시도이고, 도2는 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 측면도이며, 도3a는 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 일 실시예의 정면도이고, 도3b는 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 다른 실시예의 정면도이며, 도4는 본 발명에 따른 로터부의 적용예를 보여주는 개념도이고, 도5는 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체의 다른 실시예를 보여주는 사시도이다.

상기 차체(10)는 승객이 앉을 수 있는 좌석, 엔진, 프레임 및 구동계통을 포함한 일반 승용차이며, 본 실시예에서 일반적인 자가용 5인승 승용차로 도시되었지만, 다수의 승객을 태우고 이동할 수 있는 승합차 또는 버스가 될 수 있다.

상기 엔진부(20)는 일반 승용차의 피스톤 및 실린더 방식의 엔진(미도시)이 장착되며, 변속기(미도시)를 포함하고, 다른 가스터빈 엔진과 같은 항공용 엔진이 장착될 수 있으며, 도면상 차체의 전방에 배치되나 후방에 배치될 수도 있다.

즉, 본 발명에서는 기어비를 세밀하게 비행에 맞도록 조정하고, 수평 무단변속장치(96) 및 수직 무단변속장치(95)의 제어를 통해 회전 속도를 조절하여 이를 최대한 비행기의 구동 및 비행에 활용한다.

수직 무단변속장치(95)와 수평 무단변속장치(96)는 입력받은 하나의 엔진 출력을 제어부에 의해 각각 독립적으로 다른 회전수 및 토크로 출력하는 기능을 하며, 이에 따라 각 회전수 및 출력을 다르게 내보낼 수 있으며, 이러한 무단변속장치의 메커니즘은 기존 공지된 기술 구성을 사용하므로 자세한 설명은 생략한다.

제3로터부(50) 및 제4로터부(60)는 차체(10)를 수직 방향으로 들어올려서 공중에 부양하도록 하는 주기능을 하며, 로터(41,71,52,62)는 본 실시예에서 4개로 도시하였지만 2개,3개,5개 이상의 다수개로 구비 가능하며 로터캡(53,63)으로 고정된다.

또한, 로터방향전환지지부(30)는 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이 이에 끼워지는 회전축이 전,후,좌,우로 기울어질 시 회전축이 회전하면서 안정적으로 기울어지도록 보조적으로 지지하는 기능을 수행한다.

또한, 차체의 상승력 및 하강력을 조절할 수 있도록 바람직하게는 일측이 상기 각 로터의 가장자리부에 연결되고 타측이 로터각유압조절부(미도시)와 연결되어 조종자의 조작에 의한 로터각유압조절부의 작동에 의해 경계선 부위의 로터(52,62) 내측에는 별도의 회전축(미도시)이 있어 로터(52,62)가 회전될 수 있도록 하여 로터(52,62)의 날개받음각을 조절하는 다수의 로터방향전환지지부(54,64,43,73)를 더 포함한다.

상기 로터방향전환지지부(54,64,43,73)의 일단은 로터(52,62)의 단면상 외각측에 결합되고 타단은 로터각유압조절부(미도시, 공지구성)와 연결되어 로터각유압조절부에 의해 로터(52,62)를 잡아당겨 로터(52,62)의 날개받음각을 키워 상승 양력을 증가시킴으로써, 상승력을 높일 수 있거나 로터(52,62)를 밀어내어 로터(52,62)의 날개받음각을 줄여 하강력을 높일 수 있어 고도 조절을 할 수 있게 된다.

이 로터방향전환지지부(54,64,43,73), 이를 지지하는 부품 및 로터각유압조절부는 일반적인 공지된 헬리콥터의 부품 구성을 활용하며, 도4에 도시된 바와 같은 모형헬기 또는 일반헬기의 로터링크 관련 구성요소를 이용할 수 있고, 이에 대해서는 상세한 설명은 생략한다. 한편, 본 발명에서 로터각을 조절할 수 있는 로터방향전환지지부(54,64,43,73) 및 로터각유압조절부(미도시)는 생략될 수 있다.

또한, 상기 제1로터부(40) 및 제2로터부(70)의 각 로터부는 차체(10)에 대해 제어부(미도시)에 의해 회전가능하도록 각 로터부와 차체를 연결하는 연결봉(90)의 외주면에 기어를 장착하여 기어 치합으로 스테핑 모터(미도시) 등에 의해 미세하게 회전 제어되어 플라이 바이 와이어(fly-by-wire) 방식처럼 독립적으로 각 로터부를 회전시킬 수 있으며, 이에 따라 차체(10)의 전,후,좌,우 이동을 제어할 수 있게 된다.

이에 따라, 조종자는 각 로터부의 로터 회전각을 조절하면서 고도를 조절할 수 있고, 각 로터부의 로터 회전수를 독립적으로 각각 조절하면서 차체(10)의 자세를 조절할 수 있으며, 전후좌우, 승하강 등 자유자재로 원하는 방향으로 조종자가 조종을 하게 되면, 제어부에 의해 도2 및 도3a, 도3b에 도시된 바와 같이 제1로터부(40) 및 제2로터부(70)의 각 로터부는 전후좌우 방향으로 기울어지면서 그 해당 방향으로 전진하거나 정지하여 고도를 유지하게 된다.

또한, 제1로터부(40) 및 제2로터부(70)는 차체(10)의 뒷좌석의 하부에 인입 및 인출가능하도록 제1유니버셜조인트(96)를 기준으로 90도방향으로 접힘 또는 펼침이 가능하여, 비행을 하지 않을 경우 차체(10)내로 접힙 내장되어 자동차로서 주행시 외부 물체와 간섭 현상이 없도록 한다. 또한, 제3로터부(50) 및 제4로터부(60)도 제2유니버셜조인트(55)를 기준으로 상부에 있는 구성은 모두 분리 해체가능하도록 되어 따로 보관함으로써 자동차로서 주행시 외부 물체와 간섭 현상이 없도록 한다.

차체(10)의 저면부에는 도5에 도시된 바와 같이 바퀴 대신 스키드가 장착되어 지면으로부터 차체(10)를 지지하는 기능을 할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 헬리콥터식 비행체(100)는 기존의 자동차 구동계통을 최대한 활용하여 간편하고 정확하게 로터의 기울어지는 방향을 제어할 수 있으며, 실내 승객의 공간 침투없이 차체내에 구동 구성을 구비하여 내부 실내 공간을 여유롭게 활용할 수 있고, 신뢰성있고 단순화된 비행 구동 메커니즘을 구비함으로써 엔진 회전의 반대방향으로 차체가 회전하려는 힘을 억제하려는 수직꼬리 날개없이 가장 단순화되고 신뢰성있는 수직 이착륙이 가능한 헬리콥터식 비행체로 원하는 시간 및 장소에서 손쉽게 비행이 가능하여 저가형의 대중화된 자가용 비행체를 제공할 수 있게 된다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 차체 20 : 엔진부
30 : 미션부 31 : 제1수평구동축
32 : 제2수평구동축 40 : 제1로터부
41,71,52,62 : 로터 50 : 제3로터부
60 : 제4로터부 70 : 제2로터부
100 : 헬리콥터식 비행체

Claims

차체(10);
상기 차체(10)에 장착되는 엔진을 포함하는 엔진부(20);
상기 엔진부(20)와 연결되는 미션부(30);
일단이 상기 미션부(30)의 좌측 및 우측에 각각 장착되어 수평 무단변속장치(96)를 거쳐 엔진의 회전력을 전달하는 제1수평구동축(31)과 제2수평구동축(32);
상기 제1수평구동축(31)과 제2수평구동축(32)의 타단에 각각 구비되는 제1수평구동축베벨기어(17)와 제2수평구동축베벨기어(13);
상기 제1수평구동축베벨기어(17)와 제2수평구동축베벨기어(13)에 각각 수직방향으로 치합되는 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67);
일단이 상기 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67)와 연결되는 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26);
상기 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26)의 타단에 연결되는 수직 무단변속장치(95);
일단이 상기 수직 무단변속장치(95)와 연결되어 상기 제1수직구동축(25)과 제2수직구동축(26)으로부터 전달된 엔진의 회전력을 제2유니버셜조인트(55)를 거쳐 전달하는 제3수직구동축(56)과 제4수직구동축(66);
상기 차체(10)에 장착되고, 상기 제3수직구동축(56)과 제4수직구동축(66)의 타단에 연결되어 차체의 이동을 조절하는 로터(52,62)를 포함하는 제3로터부(50)와 제4로터부(60); 및
상기 제1수직구동축베벨기어(57)와 제2수직구동축베벨기어(67)에 수직방향으로 각각 치합되는 제3수평구동축베벨기어(47)와 제4수평구동축베벨기어(77);
일단이 상기 제3수평구동축베벨기어(47)와 제4수평구동축베벨기어(77)에 연결되고 제1유니버셜조인트(91)를 거쳐 엔진의 회전력을 전달받는 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76);
상기 차체(10)에 인입 및 인출 가능하도록 제1유니버셜조인트(91)를 기준으로 회전식으로 장착되고, 상기 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76)의 타단에 연결되어 차체의 이동을 조절하는 로터(41,71)를 포함하는 제1로터부(40)와 제2로터부(70);
상기 엔진부(20), 미션부(30), 수평 무단변속장치(96), 수직 무단변속장치(95), 제1로터부(40), 제2로터부(70), 제3로터부(50) 및 제4로터부(60)의 동작을 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 제1로터부(40) 및 제2로터부(70)의 각 로터부는,
상승 및 하강을 조절하는 로터(41,71);
상기 로터(41,71)가 전후좌우 방향으로 기울어지도록 지지하는 로터방향전환지지부(43,73);
일단이 상기 로터(41,71)의 중심에 장착되는 회전축(42,72);
상기 회전축(42,72)의 타단에 장착되는 제1베벨기어(44,74); 및
상기 제1베벨기어(44,74)와 수직방향으로 치합되고, 상기 제3수평구동축(46)과 제4수평구동축(76)의 타단에 연결되는 제2베벨기어(45,75)를 포함하는
헬리콥터식 비행체(100).