KR101697681B1 - Fixed Rotor type dron - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존의 헬리콥터 구조의 드론 대비 고속으로 이동할 수 있고, 속도 대비 에너지 소모가 적으며, 고정형 로터를 이용하여 자세제어를 함으로써, 양호하고 안정된 자세제어가 가능한 고정 로터형 드론을 개시한다. 이를 위해 본 발명은 선수가 추진방향 대비 받음 각(Angle of attack)이 양(+)의 값을 갖는 에어 포일(Airfoil) 구조의 동체, 동체에 형성되는 복수의 로터 홀(Rotor hall) 및 로터 홀 각각에 설치되는 고정형 로터를 포함하며, 고정형 로터는, 토출 에어가 동체의 역추진방향과 동체의 직하방 사이의 토출 각도를 향하도록 동체에서 경사지게 배치될 수 있다. Disclosed is a fixed rotor type dron which can move at a high speed relative to a dron of a conventional helicopter structure, has less energy consumption than a speed, and performs attitude control using a fixed rotor to achieve good and stable attitude control. To this end, the present invention relates to an airfoil structure body having an airfoil structure in which a player has a positive angle of attack with respect to a propulsion direction, a plurality of rotor holes formed in the body and a rotor hole And the stationary rotor may be disposed at an inclination in the moving body so that the discharged air is directed to the discharge angle between the direction of the forward movement of the moving body and the direct lower side of the moving body.
Description
본 발명은 고정 로터형 드론(Dron)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정형 로터를 이용하여 추진력을 얻으며, 고정형 로터에서 생성되는 에어가 역 추진방향을 향하도록 함으로써, 저전력, 고 이동성을 구현하는 고정 로터형 드론에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a fixed rotor type dron, and more particularly, to a propulsion system using a fixed rotor to obtain propulsive force, To a rotor type drone.
미국 아마존社(http://www.amazon.com/)에서 무인항공기인 드론(Dron)을 이용한 무인 택배 서비스를 공표한 이후, 드론에 의한 항공 촬영, 항공 감시, 배송을 비롯하여 다양한 분야에 적용하고자 하는 움직임이 증대되고 있다. 드론은 동체에 탑재되는 복수의 로터를 이용하여 충분한 양력을 얻는 방식으로 개발되고 있는데, 이 방식은 기존의 헬리콥터의 기동 방법과 유사한 것으로서, 동체에 부착된 로터를 기울여서 추진방향을 결정하거나 또는 복수의 로터가 동체에 부착되는 경우, 각 로터의 추력에 차이를 두어 동체의 추진방향을 결정하는 방식이 이용되고 있다. 이러한 헬리콥터 타입의 드론에 대해, 공개번호 10-2014-0038495호는 동체 중심에서 방사상으로 배치되는 4개의 로터를 이용하는 드론을 예시한 바 있다. 공개번호 10-2014-0038495호는 균일한 각도로 동체 중심에서 방사상으로 배열되는 로터를 이용하는 것을 예시하고 있는데, 이는 사실, 아마존社에서 공개한 드론과 동일 유형으로, 드론의 부양을 위해 4개의 로터가 요구되고, 4개 중 하나의 회전력을 줄여 회전력이 약한 방향으로 동체가 기울도록 한다. 그러나, 헬리콥터 구조의 드론은,After unveiling the unmanned delivery service using Dron, the unmanned airplane from the US Amazon Company (http://www.amazon.com/), the company plans to apply it to various fields including drones, aerial photography, air surveillance, Is increasing. The drones are developed in such a way as to obtain a sufficient lift by using a plurality of rotors mounted on the fuselage. This method is similar to the conventional helicopter starting method, in which the rotor attached to the fuselage is inclined to determine the propulsion direction, When the rotor is attached to the body, a method of determining the propulsion direction of the body by making a difference in thrust between the rotors is used. For such helicopter type drone, Publication No. 10-2014-0038495 exemplifies a dron using four rotors disposed radially from the center of the body. Publication No. 10-2014-0038495 illustrates the use of a rotor arranged radially at the center of the body at a uniform angle, which is in fact the same type as the drones disclosed by Amazon, And one of the four rotational forces is reduced so that the fuselage tilts in a direction in which the rotational force is weak. However, the helicopter-
1) 로터에서 발생하는 에어가 역추진방향을 향하지 않으므로 추진방향으로 기동 시, 에너지 소모가 크고,1) Since the air generated in the rotor is not directed in the direction of the backward direction,
2) 마찬가지의 이유로, 각 로터의 회전량에 비해 드론의 속도가 느리고,2) For the same reason, the speed of the drone is slower than the amount of rotation of each rotor,
3) 로터의 각도를 조절하여 추진방향을 결정하는 경우, 헬리콥터와 마찬가지로 고 난이도의 자세 제어가 요구되며, 3) When determining the propulsion direction by adjusting the angle of the rotor, it is required to control the posture of high difficulty like the helicopter,
4) 로터의 각도 조절을 위한 자세 제어는 드론의 신뢰성 및 내구성을 저하시킨다.
4) The attitude control for adjusting the angle of the rotor lowers the reliability and durability of the drone.
5) 반면, 무인으로 운용되어야 하는 드론은, 소모되는 에너지 대비 추진력과 항속거리가 높아야 하고,5) On the other hand, the drones that should be operated unmanned should have a high driving force and distance to the energy consumed,
6) 기존의 헬리콥터 구조의 드론 보다 빠른 이동성이 요구되며, 6) It requires faster mobility than conventional helicopter drones,
7) 간단하고 높은 신뢰성이 요구된다.
7) Simple and high reliability is required.
본 발명의 목적은 낮은 에너지 소모, 높은 속도, 간단한 구조와 자세제어가 가능하며, 구조적 신뢰성을 확보하는 드론을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a dron that is capable of low energy consumption, high speed, simple structure and attitude control, and securing structural reliability.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 선수가 추진방향 대비 받음 각(Angle of attack)이 양(+)의 값을 갖는 에어 포일(Airfoil) 구조의 몸체, 몸체에 형성되는 복수의 로터 홀(Rotor hall) 및 로터 홀 각각에 설치되는 고정형 로터를 포함하며, 고정형 로터는, 토출 에어가 몸체의 역추진방향과 몸체의 직하방 사이의 토출 각도를 향하도록 몸체에서 경사지게 배치되는 고정 로터형 드론에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided an airfoil structure body in which a player has a positive angle of attack with respect to a propulsion direction, a plurality of rotor holes formed in the body, And a stationary rotor provided in each of the rotor holes, wherein the stationary rotor is achieved by a stationary rotor type dron which is arranged obliquely in the body such that the discharge air is directed to the discharge angle between the inversion direction of the body and the direct lower space of the body .
본 발명에 따른 고정 로터형 드론은 기존의 헬리콥터 구조의 드론 대비 고속으로 이동할 수 있고, 속도 대비 에너지 소모가 적으며, 고정형 로터를 이용하여 자세제어를 함으로써, 양호하고 안정된 자세제어가 가능하며, 로터의 자세 제어가 요구되지 않으므로 로터와 그 주변 부품의 신뢰성 및 내구성이 향상될 수 있다.The fixed rotor type drones according to the present invention can move at a high speed relative to the drones of a conventional helicopter structure, have less energy consumption than speed, and can achieve good and stable attitude control by using a fixed rotor for attitude control, The reliability and durability of the rotor and its peripheral components can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 로터형 드론의 측면도를 나타낸다.
도 2와 도 3은 실시예에 따른 고정 로터형 드론을 상측에서 바라본 사시도를 나타낸다.
도 4는 실시예에 따른 고정 로터형 드론을 하측에서 바라본 사시도를 나타낸다.
도 5와 도 6은 실시예에 따른 고정 로터형 드론의 비행 개념을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.
도 7 내지 도 9는 실시예에 따른 고정 로터형 드론이 지상에서 부양하여 추진방향(A)으로 향하는 과정에 대한 참조도면을 도시한다.
도 10은 실시예에 따른 고정 로터형 드론에 수납되는 로터 제어부의 일 예에 따른 블록개념도를 도시한다.1 shows a side view of a fixed rotor type dron according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 and 3 are perspective views of the fixed rotor type drone according to the embodiment as viewed from above.
4 is a perspective view of the fixed rotor-type drones according to the embodiment as viewed from below.
5 and 6 show a conceptual diagram for explaining the flying concept of the fixed rotor type dron according to the embodiment.
Figs. 7 to 9 show reference drawings for a process in which the fixed rotor type drone according to the embodiment floats on the ground and moves in the propulsion direction A. Fig.
FIG. 10 is a block conceptual diagram of an example of a rotor control unit housed in a fixed rotor type dron according to an embodiment.
본 명세서에서 동체에 부착되는 로터는 4개가 언급된다. 도면에 대한 설명에서, 로터에 대한 참조부호는 변경될 수 있으나, 모두 동일한 로터에 관한 것이며, 동체를 바라보는 각도에 따라 도면부호는 일부 생략되거나 변경될 수 있다.Four rotors attached to the body are mentioned in this specification. In the description of the drawings, the reference numerals for the rotors can be changed, but all relate to the same rotor, and some of the reference numerals may be omitted or changed depending on the angle of view of the body.
본 명세서에서 언급되는 받음각(Angle of attack)은 몸체의 추진방향과 기류가 이루는 각도를 의미할 수 있다. 통상 받음각이 양(+)의 값이면, 몸체는 공중으로 부양하는 특성을 갖고, 반대의 경우 지면으로 하강하는 특성을 가질 수 있다.The angle of attack referred to herein may mean the angle between the propulsion direction of the body and the airflow. Normally, if the angle of attack is a positive value, the body has the characteristic of floating in the air, and in the opposite case, it may have a characteristic of descending to the ground.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 로터형 드론의 측면도를 나타내고, 도 2와 도 3은 실시예에 따른 고정 로터형 드론을 상측에서 바라본 사시도를 나타내고, 도 4는 실시예에 따른 고정 로터형 드론을 배면에서 바라본 사시도를 나타내고, 도 5와 도 6은 실시예에 따른 고정 로터형 드론의 비행 개념을 설명하기 위한 개념도를 도시한다.FIG. 1 is a side view of a fixed rotor type drone according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are perspective views of a fixed rotor type drone according to an embodiment viewed from above, FIGS. 5 and 6 show a conceptual diagram for explaining the flying concept of the fixed rotor type dron according to the embodiment. FIG.
도 1 내지 도 6을 함께 참조하면, 실시예에 따른 고정 로터형 드론은 동체(100), 로터 홀(111, 114, 122, 124), 로터(112, 113, 121, 123), 전방 날개(131, 132), 카메라(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 동체(100)는 배터리 및 로터 제어부를 수납할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 측 단면은 항공기의 날개처럼 양력을 얻을 수 있는 에어포일(Airfoil) 구조를 갖는다. 에어포일 구조는 동체(100)의 추진방향이 A 방향일 때, 동체(100)가 양력을 얻도록 하는 날개 구조로서, 헬리콥터의 구조를 갖는 기존의 드론은 에어포일 구조의 동체를 갖지 않으며, 제트엔진 또는 프로펠러 동력을 이용하는 항공기의 날개 구조에 대응한다. 동체(100)가 추진방향(A)을 향해 이동할 때, 로터(112, 113, 121, 123)는 B 방향으로 에어를 토출하여 동체(100)에 추력을 제공할 수 있다. 이는 기존의 드론과 차별되는 구조로서, 로터(112, 113, 121, 123)의 추진력이 동체(100)를 추진방향(A)으로 추력을 직접적으로 가하는 구조에 대응한다. 이를 통해, 동체(100)는 추진방향(A)으로 빠르게 이동할 수 있으며, 동체(100)를 부양하기 위해 과도한 에너지를 이용하지 않아도 된다.Referring to FIGS. 1 to 6, the fixed rotor type drill according to the embodiment includes a
도 1에서 동체(100)의 추진방향(A)의 전단을 "선수"라 하고, 역 추진방향의 종단을 "후미"라 지칭한다. 동체(100)의 선수와 후미를 연결하는 가상의 선을 기준선(RF)이라 하며, 기준선과 수평선(RH) 사이의 각도는 받음각(θ)에 해당한다. 이는 동체(100)가 추진방향(A)으로 이동 시, 동체(100)를 향하는 기류가 수평성(RH)에 해당하는데 따른 것이며, 통상적으로는, 동체(100)를 향하는 기류와 동체(100)가 이루는 각도를 받음각이라 한다. 도 1에서 받음각(θ)은 수평선(RH)에서 동체(100)의 상측인 기준선(RF) 방향을 향하므로, 이때의 받음각(θ)은 양(+)의 값을 가지며, 동체(100)가 추진방향(A)을 향해 이동 시, 동체(100)는 기류에 의해 부양될 수 있다.In Fig. 1, the front end of the moving direction A of the
도 2에서, 동체(100)에는 4개의 로터(112, 113, 121, 123)가 설치되는 것이 예시된다. 각 로터(112, 113, 121, 123)는 동체(100)에 균일하게 고정 배치되며, 동체(100)가 추진방향(A)으로 이동할 때, 자세를 변경하거나 선회할 때, 로터(112, 113, 121, 123)의 회전축 방향이 변경되지 않는다. 즉, 실시예에 따른 고정 로터형 드론은 로터(112, 113, 121, 123)가 동체(100)에 고정되며, 동체(100)의 자세 제어를 위해 회동하거나 회전축이 비틀리지 않는다. 즉 고정된 로터인 것이다.In FIG. 2, it is exemplified that the moving
헬리콥터 타입의 비행체가 로터를 이용하여 자세 제어를 하면서 고속으로 이동하기 위해서는 로터가 추진방향(A) 대비 반대 방향인 역 추진방향으로 에어를 토출하도록 구성될 필요가 있다. 로터가 회동하는 구조의 비행체로는 틸트 로터(Tilt Rotor)가 있는데, 틸트 로터(Tilt Rotor)의 경우 랜딩(Landing) 상태일 때와 비행 상태일 때, 로터가 45도 내지 90도 정도 회동하여야 하며, 공중에 부양한 후, 로터에서 토출되는 에어가 역 추진방향으로 향하는 과정에서 부양력과 추진력의 부조화로 사고나 고장을 일으키는 경우가 많다. 현재, 미군에서 운용중인 V-22 오스프리(Osprey)의 경우, 이착륙 시, 로터가 회동하는 과정에서 로터의 자세제어 문제로 사고를 일으킨 바 있다. 이는 회동형 로터가 그 효용성 만큼이나 자세제어가 어렵고 위험성이 높다는 것을 의미한다. In order for a helicopter-type air vehicle to move at a high speed while controlling the attitude using the rotor, it is necessary that the rotor is configured to discharge the air in the reverse propelling direction opposite to the propelling direction (A). In the case of a tilt rotor, when the rotor is in a landing state and in a flying state, the rotor must rotate about 45 to 90 degrees. In many cases, the air discharged from the rotor is floated in the air and causes an accident or a breakdown due to incompatibility of the propulsion power and the propulsion force in the course of the propulsion toward the reverse propulsion direction. At present, the V-22 Osprey, which is being operated by the US Army, caused accidents due to the rotor's attitude control during the take-off and landing of the rotor. This means that the pendent rotor is as difficult to control as it is effective and has a high risk.
또한, 기상 조건이 균일하지 않고, 기류가 강한 경우, 로터(112, 113, 121, 123)를 회동하여 동체(100)의 자세를 제어한다면, 동체(100)에 대한 부양력은 약해지고, 추진력은 강해지게 되는데, 이때, 기류에 의해 동체(100)가 원하는 방향으로 선회하거나 이동하지 못하고 동체(100)가 부양력을 잃고 추락하거나 기류에 휩쓸릴 우려가 있다. If the air condition is not uniform and the airflow is strong and the
반면, 실시예에 따른 고정 로터형 드론의 경우, 로터(112, 113, 121, 123)는 고정되는 구조로서, 틸트 로터(Tilt Rotor)와 같은 회동 구조를 갖지 아니한다.On the other hand, in the case of the fixed rotor type drone according to the embodiment, the
실시예에 따른 고정 로터형 드론은 공중으로 부양한 후, 전방 날개(131, 132)의 자중(Dead Load)에 의해 동체(100)의 선수가 지면을 향해 내려오고, 로터(112, 113, 121, 123)의 에어 토출방향이 자연스럽게 역 추진방향과 직하방(지면방향) 사이의 각도(이하, "토출 각도"라 한다)를 향해 토출되므로 토출 각도로 에어를 토출하기 위한 로터(112, 113, 121, 123)의 자세 제어를 요구하지 않는다. 이를 위해, 전방 날개(131, 132)는 동체(100)의 선수 방향에 배치될 수 있으며, 동체(100)가 랜딩(Landing) 상태일 때, 동체(100)를 지면(Land)에 지지하고, 부양 상태일 때는 선수가 직하방을 향해 처지도록 동체(100)의 선수에 한 쌍이 배치될 수 있다. 바람직하게는, 전방 날개(131, 132)는 동체(100)의 선수와 후미를 잇는 기준선(RF)을 중심으로 대칭되게 배치될 수 있으며, 도 2에는 기준선(RF)을 중심으로 대칭 배치되는 전방 날개(131, 132)가 배열되는 형태를 예시하고 있다.The fixed rotor type drones according to the embodiments are lifted into the air and then the forehead of the
한편, 실시예에 따른 고정 로터형 드론은 로터(112, 113, 121, 123)가 로터 홀(111, 114, 122, 124) 내부에 수납되어 외부 기류에 의한 영향을 최소화하고 있다. 로터(112, 113, 121, 123)를 구성하는 모터(113c), 블레이드(113a) 및 회전축(113b)은 로터 홀(111, 114, 122, 124) 내부에 수납되고 고정되며, 이 상태에서 로터(112, 113, 121, 123)는 로터 홀(111, 114, 122, 124)로 유입되는 에어를 토출 각도(θ)로 토출하여 동체(100)를 추진방향(A)으로 진행시킬 수 있다. 즉, 로터(112, 113, 121, 123)의 수납 구조는 동체(100)에 부양력가 추진력을 가할 때, 외부 기류에 의한 영향을 최소화하며, 동체(100)를 안정적으로 부양하고 기동시킬 수 있다. Meanwhile, the fixed rotor type drone according to the embodiment has the
로터(112, 113, 121, 123)는 동체(100)의 중심선(RF) 대비 θ만큼 지면 방향으로 편향되어 배치되는데, 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 동체(100)가 추진방향(A)을 향해 진행할 때, B 방향으로 에어를 토출하기 위한 것이다. 즉, 실시예에 따른 로터(112, 113, 121, 123)는 중심선(RF) 대비 기울어진 형태로 배치되며, 로터(112, 113, 121, 123)가 고정된 형태임에도, 동체(100)가 추진방향(A)을 향할 때는 추진력을 제공하고, 동체(100)가 공중에서 정지한 상태일 때는 C 방향으로 에어를 토출하여 자세 제어를 수행할 수 있다.1, the
동체(100)가 중심선(RF) 대비 θ만큼 편향됨에 따라, 동체(100)가 공중으로 부양한 후, 동체(100)의 측 단면은 추진방향(A)에 대해 받음각이 양(+)의 값을 갖도록 자세가 결정될 수 있다. 동체(100)의 받음각이 양(+)의 값을 가질 경우, 동체(100)는 공중으로 부양하게 되고, 반대로 음(-)의 값을 가질 경우, 동체(100)는 지상으로 하강하게 된다. 실시예에 따른 고정 로터형 드론은 동체(100)가 지상에서 이륙한 이후의 측 단면도 자세가 받음각이 양(+)의 값을 가지도록 자세가 배열되고, 이 상태에서 로터(112, 113, 121, 123)의 추력이 B 방향을 향함에 따라, 통상의 헬리콥터 구조의 드론과는 달리 후방 추력에 의한 이동이 가능해지는 특징이 있다.The side face of the moving
한편, 도면에 도시된 카메라(140)는 실시예에 따른 고정 로터형 드론이 항공촬영에 이용되는 경우에 대한 예시로서, 이 외에, 물품을 배송하거나, 기상장비를 탑재하거나 또는 통신 중계장비를 탑재하는 등 다양한 용도에 이용되는 유틸리티 장비에 해당한다.Meanwhile, the
전방 날개(131, 132)는 동체(100)의 자세 안정을 위해 마련되는 것으로, 중심선(RF)의 양측에 하나씩 형성되는 것이 도시되어 있으나, 동체(100) 상면에 하나가 형성되어도 좋고, 동체(100) 중심부에서 설치되거나, 또는 동체(100)의 하면에 하나 또는 둘 이상이 설치될 수 있다. 이러한 전방 날개(131, 132)는 로터(112, 113, 121, 123)의 출력이나 동체(100)의 부피 또는 중량에 따라 그 크기와 배치 위치가 변경될 수 있다. 다만, 도시된 예시에 의해 그 구조나 배치 위치가 한정되지 않음을 밝혀둔다.The
도 5는 동체(100)가 지상에서 공중으로 부양하는 상태를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 로터(110, 120)는 중심선(RF) 대비 θ만큼 편향된 상태로 동체(100)에 배치된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 로터(110, 120)가 회전하면, 동체(100)의 받음각이 양(+)의 값을 갖는 상태로 공중에 부양할 수 있도록 한다.5 shows a state in which the moving
다음으로, 도 6은 로터(120)의 회전량을 로터(110)보다 증가시켜 동체(100)의 선수가 D2 방향으로 기울도록 한 후, 동체(100)의 중심선(RF) 대비 θ만큼 편향된 로터(110, 120)가 D1 방향으로 에어를 토출하는 일 예를 도시한다. 이때, 동체(100)는 양(+)의 받음각을 유지하는 것을 볼 수 있으며, 이 상태에서 로터(110, 120)가 회전하면, 로터(110, 120)에서 토출되는 에어는 D1 방향으로 에어를 토출하고, D1 방향으로 토출된 에어는 동체(100)의 하중을 받치면서 동체(100)를 추진방향(A)으로 이동시키는 추력을 발생할 수 있다. 6 is a view showing a
이에 따라, 기존의 헬리콥터 구조의 비행방식 대비 동체(100)의 이동 속도가 증가하게 되고, 로터(110, 120)의 추력의 상당부분이 동체(100)를 추진방향(A)으로 이동시키는데 이용되므로 동체(100)에 내장되는 배터리(예컨대 리튬폴리머 배터리)의 소모량을 저감시킬 수 있다. 만일, 실시예에 따른 동체(100)에 종래의 헬리콥터 구조의 로터를 장착한다면, 장착되는 로터는 동체(100)를 부양시키고 추진방향(A)으로 이동시키기 위해 로터의 회전속도를 개별 제어하여야 하며, 동체(100)가 부양된 이후에는 로터를 기울이는 복잡한 구조의 틸트 로터(Tilt rotor)를 채용하거나 각 로터의 회전량을 증감하여 동체(100)가 추진방향(A)을 향하도록 한 후, 로터 전체를 가동하여 추력을 얻어야 한다.Accordingly, the moving speed of the moving
틸트 로터(Tilt Rotor)의 경우, 현재, 상용화된 기체가 한 손으로 꼽을 정도로 자세 제어가 복잡하며, 숙련된 조종사가 요구되므로 원격 제어되는 무인 드론에 적용하기에 무리가 있음은 주지의 사실이며,In the case of a tilt rotor, it is a well known fact that it is difficult to apply to a remote controlled unmanned dron because a posture control is complicated and a skilled pilot is required so that a commercialized gas is currently in one hand,
기존의 헬리콥터 구조를 차용한다면, 기존의 헬리콥터 구조의 단점(예컨대 낮은 이동속도)을 계승해야 한다. If you borrow an existing helicopter structure, you must inherit the disadvantages of existing helicopter structures (eg, low travel speeds).
그러나, 실시예에 따른 고정 로터형 드론은 프로펠러 비행기처럼 역 추진방향을 향해 에어를 토출할 수 있으면서도, 종래의 프로펠러 비행기와는 달리 긴 활주로가 요구되지 않음을 알 수 있다. 이는 로터(110, 120)가 동체(100)에 고정된 형태임에도 불구하고, 로터(110, 120)가 동체(100)를 부양할 수 있는 각도로 배치되는데 따르며, 로터(110, 120)의 회전력에 의해 동체(100)가 부양된 이후에는 한 번의 자세제어(동체(100)의 선수를 D2 방향으로 변경하는 자세제어)를 통해 로터(110, 120)의 추력이 B 방향을 향하도록 하는데 따른다.However, the fixed rotor type drone according to the embodiment can discharge air toward the reverse propelling direction like a propeller airplane, but it does not require a long runway unlike the conventional propeller airplane. Although the
도 7 내지 도 9는 실시예에 따른 고정 로터형 드론이 지상에서 부양하여 추진방향(A)으로 향하는 과정에 대한 참조도면을 도시한다. 도 7 내지 도 9에 대한 설명은 도 1 내지 도 6을 함께 참조하여 설명하도록 한다. Figs. 7 to 9 show reference drawings for a process in which the fixed rotor type drone according to the embodiment floats on the ground and moves in the propulsion direction A. Fig. 7 to 9 will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
먼저, 도 7에서, 동체(100)는 전방 날개(131, 132)에 의해 지면에 지지되어 있다. 전방 날개(131, 132)는 동체(100)의 로터 홀(111, 114, 122, 124)에 수납되는 로터(112, 113, 121, 123)에서 토출되는 토출 에어의 방향이 지면(Land)과 수직을 이루도록 배치 관계가 결정되는데, 이는 실시예에 따른 고정 로터형 드론의 큰 특징에 해당한다. 동체(100)가 지면(Land)에 랜딩되어 있을 때, 로터(112, 113, 121, 123)의 토출 에어는 A1 방향으로 토출되고, 동체(100)는 도 8에 도시된 형태로 공중으로 부양된다. First, in Fig. 7, the moving
도 8을 참조하면, 공중으로 부양된 동체(100)의 선수가 자중(Dead Load)에 의해 C1 방향으로 회동하며, 로터(112, 113, 121, 123)의 토출 에어는 A1 방향으로 토출되므로 후미는 공중으로 약간 부양된다. 즉, 선수는 지면방향 즉 직하방으로 향하고, 후미는 공중을 향하면서 동체(100)는 도 9에 도시된 바와 같이 공중에 부양된다. 8, the bow of the
도 9를 참조하면, 동체(100)는 부양을 마치고, 선수가 추진방향(A)을 향하도록 자세 제어되며, 로터(112, 113, 121, 123)의 토출 에어는 동체(100)의 자세 제어에 따라 D1 방향으로 토출된다. 이때, 로터(112, 113, 121, 123)에서 토출되는 에어는 A1과 D1 사이의 각도, 즉 토출 각도(θS)로 토출되며, 토출 각도(θS)는 동체(100)를 추진방향(A)으로 이동시킬 수 있다. 이때, 로터( 112, 113, 121, 123)는 동체(100)에서 회동하거나, 이동되지 않으며, 고정된 상태임이 중요하다. 9, after the moving
도 10은 실시예에 따른 고정 로터형 드론에 수납되는 로터 제어부의 일 예에 따른 블록개념도를 도시한다. 도 10에 대한 설명은 도 1 내지 도 9를 함께 참조하여 설명하도록 한다.FIG. 10 is a block conceptual diagram of an example of a rotor control unit housed in a fixed rotor type dron according to an embodiment. The description of FIG. 10 will be made with reference to FIGS. 1 to 9 together.
도 10을 참조하면 실시예에 따른 로터 제어부는 RF부(201), 구동 제어부(202), 드라이버(203), 제1모터(M1)(204), 제2모터(M2)(205), 제3모터(M3)(206) 및 제4모터(M4)(207) 및 배터리(208)를 포함하여 구성될 수 있다. 10, the rotor control unit includes an
배터리(208)는 제1모터(204) 내지 제4모터(207), 구동 제어부(202) RF부(201) 및 드라이버(203)의 구동 전원을 공급한다. 배터리(208)는 리튬-이온 또는 리튬-폴리머 배터리로 구성될 수 있다. 다른 한편, 실시예에서는 제1모터(204) 내지 제4모터(207)의 구동원으로서 배터리(208) 대신 내연기관을 이용할 수도 있다. 이 경우, 도 10에 도시된 배터리(208)는 구동 제어부(202) 및 RF부(201)를 구동하는데만 이용되고, 제1모터(204) 내지 제4모터(207)은 내연기관으로 구성되며, 제1모터(204) 내지 제4모터(207)의 회전량은 내연기관에 분무되는 연료의 량을 제어하는 방식일 수 있다. 이 경우, 드라이버(203)은 제거되고, 구동 제어부(202)는 연료의 분사량 또는 공기 유입량을 제어하도록 구성될 수 있다.The
RF부(201)는 리모트 컨트롤러(미도시)에 의해 지상의 명령을 수신하여 구동 제어부(202)로 제공할 수 있다. RF부(201)는 지상에 위치하는 리모트 컨트롤러나 지상국(미도시)에서 제공하는 무선 전파를 수신하며, 필요에 따라, 동체(100)의 위치정보를 리모트 컨트롤러나 지상국으로 제공할 수 있다. 이 경우, RF부(201)는 GPS 수신기를 내장할 수 있다.The
구동 제어부(202)는 RF부(201)에서 제공되는 명령에 따라 제1모터(204) 내지 제4모터(207)의 회전량을 증감하는 제어신호를 생성하여 드라이버(203)로 제공하여 동체(100)의 자세를 제어할 수 있다. 구동 제어부(202)는 제1모터(204) 내지 제4모터(204)의 회전량만을 제어하여 동체(100)의 자세나 선회방향을 제어할 수 있다. The
드라이버(203)는 구동 제어부(202)에서 제공되는 제어신호에 응답하여 제1모터(204) 내지 제4모터(207)의 구동을 위한 펄스 또는 전압을 출력할 수 있다. 제1모터(204) 내지 제4모터(207)는 직류에 의해 구동하는 방식이거나 펄스에 의해 구동하는 PWM 방식일 수 있으며, 드라이버(203)는 제1모터(204) 내지 제4모터(207)의 구동 방식에 따라 전압과 전류를 제어하거나 펄스를 제공할 수 있다.The
100 : 동체 112, 113, 121, 123 : 로터
111, 114, 122, 124 : 로터 홀 131, 132 : 전방 날개
140 : 카메라100:
111, 114, 122, 124: rotor holes 131, 132: front wing
140: camera
Claims (7)
상기 동체에 형성되는 복수의 로터 홀(Rotor hall);
상기 로터 홀 각각에 설치되는 고정형 로터; 및
상기 동체의 선수에 상기 동체와 수직을 이루며 결합되고, 상기 동체가 랜딩(Landing) 상태일 때, 상기 고정형 로터의 축이 직하방을 향하도록 상기 선수를 지면에서 리프트-업 시키는 전방 날개;를 포함하며,
상기 고정형 로터는,
토출 에어가 상기 동체의 역추진방향과 상기 동체의 직하방 사이의 토출 각도를 향하도록 상기 동체에서 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 고정 로터형 드론.
A body of an airfoil structure;
A plurality of rotor holes formed in the body;
A fixed rotor installed in each of the rotor holes; And
And a front wing that is vertically coupled to the fuselage of the fuselage and lifts up the fuselage from the ground so that the axis of the fixed rotor is directly under the ground when the fuselage is in a landing state In addition,
The fixed rotor includes:
And the discharge air is inclined in the body so that the discharge air is directed to the discharge angle between the direction of the forward movement of the body and the direct lower side of the body.
상기 전방 날개는,
상기 동체가 부양 후, 자중(Dead load)에 의해 상기 선수가 상기 직하방을 향하도록 하여 상기 토출 에어가 토출 각도를 향하도록 자세 제어하는 것을 특징으로 하는 고정 로터형 드론.The method according to claim 1,
The front blades
And the posture is controlled such that the forward air is directed to the discharge angle by causing the bow to face the direct downward direction by dead load after the body is lifted.
상기 전방 날개는,
상기 선수와 상기 동체의 후미 사이의 중심선 대비 대칭을 이루도록 한 쌍이 배치되는 것을 특징으로 하는 고정 로터형 드론.The method according to claim 1,
The front blades
And a pair of the dancers is disposed symmetrically with respect to a centerline between the bow and the rear of the body.
상기 선수는,
촬상용 카메라가 장착되는 것을 특징으로 하는 고정 로터형 드론.The method according to claim 1,
The player,
And a camera for photographing is mounted.
상기 고정형 로터는,
상기 선수와 상기 동체의 후미 사이의 중심선 대비 대칭을 이루도록 복수 개가 배치되며,
상기 중심선 대비 상기 동체의 일 측에 배치되는 로터; 및
상기 중심선 대비 상기 동체의 타 측에 배치되는 로터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 로터형 드론.The method according to claim 1,
The fixed rotor includes:
And a plurality of the rear wheels are arranged symmetrically with respect to a center line between the forward and rear ends of the vehicle body,
A rotor disposed on one side of the body relative to the centerline; And
And a rotor disposed on the other side of the moving body with respect to the center line.
상기 동체 내부에 수납되며, 상기 중심선 대비 상기 동체의 일 측에 배치되는 로터와 상기 중심선 대비 상기 동체의 타 측에 배치되는 로터의 회전량을 증감하여 상기 동체의 선회 방향을 제어하는 로터 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정 로터형 드론.The method according to claim 6,
A rotor control part accommodated in the inside of the moving body and controlling the turning direction of the moving body by increasing or decreasing the amount of rotation of the rotor arranged on one side of the moving body with respect to the center line and the rotor arranged on the other side of the moving body with respect to the center line; Further comprising a fixed rotor type dron.
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