KR101700754B1 - 비행체의 착륙 시스템 - Google Patents

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    • B64C2201/18—

Abstract

본 발명은, 공중에서 비행 가능하도록 이루어지는 회전익 비행체, 상기 회전익 비행체의 착륙 시에 상기 회전익 비행체를 지지하는 착륙 플랫폼, 상기 회전익 비행체에 연결되고, 상기 회전익 비행체의 착륙 시에 상기 회전익 비행체를 상기 착륙 플랫폼의 방향으로 끌어당기는 제어 케이블, 상기 제어 케이블의 감김 또는 풀림을 가능하게 하도록 구동력을 제공하는 구동부, 상기 제어 케이블에 고정되는 커넥터, 상기 착륙 플랫폼에 결합되고, 상기 회전익 비행체의 착륙된 상태에서 상기 회전익 비행체를 고정시키도록 상기 커넥터가 결합되는 안착부, 및 상기 구동부의 동작 속도 및 상기 안착부의 결합력 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 비행체의 착륙 시스템을 제공한다.

Description

비행체의 착륙 시스템{LANDING SYSTEM OF AIR VEHICLE}
본 발명은 비행체를 안전하고 신속하게 착륙시킬 수 있는 비행체의 착륙 시스템에 관한 것이다.
최근 재난감시, 환경감시, 정찰 등을 위한 무인 비행체에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 무인 비행체 기술은 전자, 컴퓨터 기술의 발달에 따라 그 발전 속도가 더 빨라지고 있다. 소형 무인 비행체는 일반적인 이동 로봇에 비해 지형의 영향을 비교적 덜 받으면서 넓은 지역에서 운용될 수 있으며, 위험하거나 접근이 곤란한 장소에서의 활용성에 있어 그 장점이 극대화된다.
소형 무인 비행체는 크게 고정익형과 회전익형으로 나누어진다. 고정익형 초소형 비행체는 손쉬운 운용이 가능하나 정찰 임무시 목표 지역을 수차례 선회를 해야 정확한 정보를 습득할 수 있으며, 추적 임무(tracking)시 목표물의 진행 속도에 맞추어 운용하는데 비효율적이다. 이에 반해, 회전익형 비행체는 VTOL(Vertical Take-off and Landing, 수직이착륙), 전방향 이동 및 호버링(Hovering, 정지비행)이 가능하다는 측면에서 고정익형에 비해 장점을 가진다.
회전익형 무인 비행체는 그 형태에 따라 네 개의 회전익을 가지는 QRT(Quad-Rotor Type), 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 회전익을 가진 동축반전형 및 헬리콥터형 등으로 구분된다.
이중에서도 QRT는 동축반전형 및 헬리콥터형에 비해 구조가 가장 간단하고, QRT는 동축반전형이나 헬리콥터형에 비해 크기가 작아질 수 있다는 장점이 있다. 또한 동축반전 형과 헬리콥터 형에 비해 구조적으로 간단하고 비행 제어가 다른 두 형태보다 비교적 간단하여 군수 및 민수용으로 손쉽게 적용될 수 있다.
회전익 비행체는 수직 착륙이 가능하여 관찰, 지도작성, 감시, 정찰 등의 임무에 많이 활용된다.
일반적인 회전익 비행체의 경우 기체가 가벼워 휴대가 간편하고 신속성이나, 경제성이 뛰어나 항공촬영, 저고도 정찰수색, 경량화물운송, 재난구조업무 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
소형 회전익 비행체의 운용에서 가장 난해한 부분은 안전한 착륙이다. 비행체의 착륙을 위해선 조종사가 직접 육안으로 확인하거나, 카메라를 통한 영상정보, 위치 및 고도 센서의 정보가 필요하다.
직접 육안으로 착륙시키기 위해서는 조종사의 숙련도가 요구된다. 영상정보 혹은 위치, 고도 센서의 정보를 기반으로 안전한 착륙을 하기 위해서는 자동 착륙 알고리즘이 필요로 한다. 따라서, 협소한 장소/바람이 부는 상황/이동하는 물체 위 등의 환경에서의 착륙은 난해하다.
회전익 비행체는 비행체의 결함이나 비행중 외부환경적인 원인에 의해서 추락하는 경우가 빈번하다. 그 원인중 비행체 조작 미숙이나 운용 미숙이 가장 큰 비중을 차지하고, 다음으로는 비행체가 전동으로 작동되기 때문에 전자적인 오류로 통제불능 상태인 경우가 발생한다.
또한, 회전익 비행체는 풍속이나 기상적 원인에 의하여 추락하는데, 회전익 비행체는 강한 바람에 의하여, 임무지를 벗어나는 소실되는 경우가 자주 발생한다. 한편, 소형 회전익 비행체는 배터리의 한계로 인하여 전력의 공급에 어려움이 있어서, 지속적 임무에 어려움이 있다.
본 발명의 일 목적은 복잡한 알고리즘이나 조종사의 숙련도가 없이도, 비행체를 안전하고 신속하게 착륙시킬 수 있는 회전익 비행체의 착륙 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 강한 바람에 의한 비행체의 소실을 방지하고, 전력 및 통신선을 내장하여, 지속적 임무가 가능한 회전익 비행체의 착륙 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 비행체의 착륙 시스템은, 공중에서 비행 가능하도록 이루어지는 회전익 비행체, 상기 회전익 비행체의 착륙 시에 상기 회전익 비행체를 지지하는 착륙 플랫폼, 상기 회전익 비행체에 연결되고, 상기 회전익 비행체의 착륙 시에 상기 회전익 비행체를 상기 착륙 플랫폼의 방향으로 끌어당기는 제어 케이블, 상기 제어 케이블의 감김 또는 풀림을 가능하게 하도록 구동력을 제공하는 구동부, 상기 제어 케이블에 고정되는 커넥터, 상기 착륙 플랫폼에 결합되고, 상기 회전익 비행체의 착륙된 상태에서 상기 회전익 비행체를 고정시키도록 상기 커넥터가 결합되는 안착부, 및 상기 구동부의 동작 속도 및 상기 안착부의 결합력 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 구동부는, 회전운동을 발생시키는 모터, 및 상기 모터의 구동축에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제어 케이블을 감거나 풀도록 상기 제어 케이블을 수용하는 풀리를 구비한다.
상기 제어부는 상기 모터의 전류에 근거하여 상기 제어 케이블의 장력을 조절하도록 상기 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 모터의 회전수에 근거하여 상기 회전익 비행체의 착륙 속도의 제어를 가능하게 할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 회전익 비행체는, 재난 또는 위난 상황에서 일정 지역의 정보 수집을 가능하도록 이루어진다.
상기 회전익 비행체에는, 상기 재난 또는 위난 상황에서 일정 지역의 온도 차이에 따라 색상을 다르게 표시하는 열화상 카메라가 설치될 수 있다.
상기 회전익 비행체에는, 상기 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역의 방사선 량을 측정 가능하게 이루어지는 방사선 측정 센서가 설치될 수 있다.
상기 회전익 비행체에는, 상기 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역의 화학물질을 측정 가능하게 이루어지는 화학물질 측정 센서가 설치될 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 제어 케이블은, 상기 제어 케이블의 외관을 형성하는 외피부, 상기 외피부에 의해 감싸지고, 상기 회전익 비행체에 전력을 전달하는 전력선, 및 상기 외피부에 의해 감싸지고, 상기 회전익 비행체와 유선 통신 가능하게 연결되는 통신선을 포함한다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 안착부는, 상기 커넥터를 수용하도록 상기 커넥터에 정합되는 수용부, 상기 수용부와 이격되는 상기 안착부의 일 부에 형성되는 와인딩 영역, 상기 와인딩 영역의 일 측에 배치된 상기 안착부에 감겨지도록 배치되는 솔레노이드를 포함하고, 상기 솔레노이드에 전류가 흘러 자기장이 형성되면 상기 커넥터는 상기 안착부에 결합된다.
상기 커넥터는 원뿔형으로 이루어지고, 상기 수용부는 상기 원뿔형의 커넥터와 정합되는 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 솔레노이드가 상기 수용부에 인접하게 배치되도록, 상기 와인딩 영역은 하측으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 제어부는, 솔레노이드에 흐르는 전류의 량을 제어함으로써, 상기 커넥터가 상기 안착부에 결합되는 결합력을 제어 가능할 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 안착부에는 상기 제어 케이블을 이동 가능하게 수용하는 수용홀이 형성된다.
본 발명은 회전익 비행체에 제어 케이블을 연결시키는 구조를 형성하여, 비행체의 안전한 착륙을 가능하게 하고, 강한 바람에도 비행체의 소실이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명은 제어 케이블이 구동부의 풀리에 감겨짐으로써 비행체의 착륙을 가능하게 하여, 회전익 비행체는 상대적으로 빠르게 착륙될 수 있다.
한편, 본 발명은 제어 케이블 내부에 전력선 및 통신선을 구비하여 회전익 비행체에 전력 공급을 가능하게 하고, 작업자는 회전익 비행체로부터 얻은 정보를 제공받을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 비행체의 착륙 시스템의 사시도.
도 2는 도 1의 종단면도.
도 3은 도 1의 제어부의 연결관계를 도시한 개념도.
도 4는 도 1의 제어 케이블을 도시하는 개념도.
도 5는 도 1의 커넥터 및 안착부를 확대하여 도시한 개념도.
도 6은 도 1의 비행체의 착륙 시스템이 활용되는 일 예를 나타내는 개념도.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 언급되는 회전익 비행체(10)는 드론이 될 수 있다.
드론은 정찰, 감시등의 군사적 목적이나 개인의 취미활동 등으로 활용되는 무인 항공 비행체이다.
도 1은 본 발명의 비행체의 착륙 시스템(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 제어부의 연결관계를 도시한 개념도를 나타낸다.
도 1 내지 도 3를 참조하여, 본 발명의 비행체의 착륙 시스템(100)의 구성에 대하여 서술한다.
본 발명의 비행체의 착륙 시스템(100)은 회전익 비행체(10), 착륙 플랫폼(20), 제어 케이블(30), 구동부(40), 커넥터(50), 안착부(60) 및 제어부(70)를 포함한다.
회전익 비행체(10)는 공중에서 비행 가능하도록 이루어진다. 회전익 비행체(10)는 재난 또는 위난 상황에서 상기 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역의 정보 수집 가능하도록 이루어질 수 있다. 일례로, 회전익 비행체(10)에는 열화상 카메라(18a), 방사선 측정 센서(18b) 및 화학물질 측정 센서(18c)가 설치될 수 있다. 열화상 카메라(18a), 방사선 측정 센서(18b) 및 화학물질 측정 센서(18c)은 도 3에 도시되어 있다.
열화상 카메라(18a)는 온도 차이에 따라 색상을 다르게 표시하는 카메라인데, 회전익 비행체(10)는 열화상 카메라(18a)를 통해서 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역의 정보를 수집하여, 이를 제공하게 된다.
방사선 측정 센서(18b)는 방사선량을 측정하는 센서이다. 회전익 비행체(10)는 방사선 측정 센서(18b)를 이용하여 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역에서 방사선량에 관한 정보를 수집하여, 이를 제공하게 된다.
화학물질 측정 센서(18c)는 다양한 화학물질에 관한 정보를 측정하는 센서이다. 회전익 비행체(10)는 화학물질 측정 센서(18c)를 이용하여 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역에서 화학물질의 종류 또는 양에 관한 정보를 수집하여, 이를 제공하게 된다.
회전익 비행체(10)는 바디(11), 지지부(14) 및 회전 날개(17)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2 등에 도시되는 바와 같이, 바디(11)는 납작한 판 형상으로 구비되는 상판(11a)과 상판(11a)에 하측에 결합되는 중심체(11b)로 이루어질 수 있다.
상판(11a)의 하측에는 복수의 지지부(14)가 결합된다. 지지부(14)는, 예를 들면, 봉 형상으로 이루어질 수 있다. 회전익 비행체(10)가 착륙된 상태에서, 지지부(14)는 착륙 플랫폼(20)에 접촉되어 회전익 비행체(10)를 지지한다.
중심체(11b)에는 후술하는 제어 케이블(30)의 일 단이 결합된다. 도 1 및 도 2 등에서 상세히 도시되지는 않았지만, 제어 케이블(30)은 중심체(11b)에 결합되어 구동부(40)의 동작에 의해 회전익 비행체(10)는 착륙 플랫폼(20)을 향해 끌어 당겨지게 된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상판(11a)에는 네 개의 회전 날개(17)가 회전 가능하게 결합되고, 회전 날개(17)의 회전에 의해 회전익 비행체(10)는 공중에서 이동되게 된다. 회전 날개(17)는 회전익 비행체(10)에 연결되는 전원부(80) 또는 제어부(70)에 의해 전력을 공급받아서, 회전하게 되고, 이로 인해 회전익 비행체(10)가 공중에서 비행 가능한 구동력을 얻게되는 것이다.
착륙 플랫폼(20)은 회전익 비행체(10)의 착륙 시에 회전익 비행체(10)를 고정, 지지하도록 이루어진다. 착륙 플랫폼(20)은 회전익 비행체(10)의 무게를 견디도록 충분한 강성을 구비하는 재질로 형성되어야 한다. 일례로, 착륙 플랫폼(20)은 금속으로 형성되거나, 강화 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 또한, 착륙 플랫폼(20)은 투명하게 형성되어, 반대편에 위치된 부재들을 육안으로 식별 가능하게 될 수 있다.
착륙 플랫폼(20)에는 안착부(60) 및 제어부(70)가 결합될 수 있는데, 안착부(60) 및 제어부(70)에 관해서는 후술하기로 한다.
도 4는 도 1의 제어 케이블(30)을 도시하는 개념도이다.
도 4를 참조하여, 이하에서 제어 케이블(30)에 관하여 서술하기로 한다.
제어 케이블(30)은 회전익 비행체(10)에 연결되는데, 전술한 바와 같이, 바디(11)의 중심체(11b)에 결합될 수 있다. 제어 케이블(30)은 회전익 비행체(10)의 착륙 시에 회전익 비행체(10)를 착륙 플랫폼(20)의 방향으로 끌어당기도록 이루어진다.
제어 케이블(30)은 외피부(33), 전력선(36) 및 통신선(38)을 포함할 수 있다.
외피부(33)는 제어 케이블(30)의 외관을 형성한다. 외피부(33)는, 비행체의 유동에도 파손되지 않도록 유연하면서도, 내부에 배치되는 전력선(36) 및 통신선(38)을 보호하도록 적정 수준의 강성을 구비하여야 한다.
전력선(36)은 회전익 비행체(10)를 공중에서 비행 가능하게 하도록 회전익 비행체(10)에 전력을 전달한다. 또한, 통신선(38)은 비행체와 유선 통신 가능하게 연결되는데, 전술한 열화상 카메라(18a), 방사선 측정 센서(18b) 및 화학물질 측정 센서(18c) 중 어느 하나로부터 얻은 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 통신선(38)은 일례로, TLC(Telephone Line Carrier)에서 활용되는 전화선이나 인터넷선 일 수 있다. 따라서, 통신선(38)이 전화선이나 인터넷선으로 이루어지고, 비행체는 TLC의 통신 방식으로 비행체가 받아들인 정보를 송수신 할 수 있다. TLC방식에 의해, 빠른 데이터의 전송을 가능하게 할 수 있다. TLC통신은 일반적인 기술이기에 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 제어 케이블(30)을 이용하여, 회전익 비행체(10)의 착륙을 가능하게 하기에, 복잡한 비행 알고리즘을 요하지 않으므로, 상대적으로 빠른 착륙이 가능해진다.
또한, 제어 케이블(30)은 외피부(33) 내부에 전력선(36) 및 통신선(38)을 구비하는 상기와 같은 구조에 의해, 회전익 비행체(10)에 전력 공급을 용이하게 한다. 또한, 작업자는 회전익 비행체(10)로부터 얻은 정보(전술한 위난 지역의 온도, 방사선량 등의 정보)를 제공받을 수 있게 된다.
구동부(40)는 제어 케이블(30)의 감김 또는 풀림을 가능하게 하도록 구동력을 제공한다. 구동부(40)는 전력을 공급받아서 회전운동을 발생시키는 모터(43) 및 모터(43)의 구동축(44)에 회전 가능하게 연결되어 동력을 전달하는 풀리(46)를 포함할 수 있다.
모터(43)는 일례로 착륙 플랫폼(20)에 결합될 수 있으며, 전력을 공급받아서 구동축(44)을 통해서 풀리(46)에 구동력을 제공한다.
풀리(46)는 모터(43)에 연결되어 모터(43)로부터 제공받은 구동력에 의해 회전 가능하게 이루어진다. 풀리(46)에는 제어 케이블(30)이 감겨졌다가 공급 가능하게 이루어지는 케이블 수용부(47)가 형성된다. 제어 케이블(30)은 풀리(46)의 케이블 수용부(47)에 감겨지며, 회전익 비행체(10)가 멀리 이동하게 되면, 제어 케이블(30)이 풀려지도록 제어 케이블(30)을 공급하게 된다.
도 5는 도 1의 커넥터(50) 및 안착부(60)를 확대하여 도시한 개념도이다.
도 5를 참조하여, 이하에서 커넥터(50) 및 안착부(60)의 구성에 대하여 서술하기로 한다.
커넥터(50)는 제어 케이블(30)에 고정되고, 회전익 비행체(10)의 착륙 시에 안착부(60)에 결합되어 회전익 비행체(10)를 고정 가능하게 한다. 커넥터(50)가 상기 안착부(60)에 결합되기 위해서는 후술하는 바와 같이 안착부(60)의 솔레노이드(65)에 전류가 흘러서 안착부(60)가 자기장을 띄어야 하며, 자화된 안착부(60)에 결합되어야 한다. 자화된 안착부(60)에 결합되기 위해, 커넥터(50)는 스틸이나 구리 등의 금속으로 형성되어야 한다.
한편, 커넥터(50)는 일례로 원뿔형으로 형성될 수 있으며, 도 5에 도시되는 바와 같이 원뿔형상의 커넥터(50)는 뾰족한 부분이 하측을 향하도록 배치되어야 안착부(60)에 정합되게 결합 가능한 구조를 이루게 된다.
안착부(60)에는 커넥터(50)가 안착되어 결합되어, 회전익 비행체(10)가 착륙된 상태에서 회전익 비행체(10)의 고정을 가능하게 한다.
안착부(60)는 수용부(63), 와인딩(Winding) 영역(65) 및 솔레노이드(65)를 포함할 수 있다.
수용부(63)는 커넥터(50)를 수용도록 형성되는데, 커넥터(50)와 정합되는 형상으로 이루어진다. 일례로, 커넥터(50)가 원뿔형으로 형성되면, 수용부(63)는 원뿔형에 대응되는 형상으로 이루어진다.
와인딩 영역(67)은 수용부(63)와 이격되는 안착부(60)의 일 부에 형성되는데, 와인딩 영역(67)에는 솔레노이드(65)가 감겨진다. 이로 인해, 솔레노이드(65)에 전력이 공급되면, 안착부(60)는 자화되어 커넥터(50)는 수용부(63)에 결합되게 된다. 도 5에는 와인딩 영역(67)에 형성되는 일례가 도시되어 있다. 와인딩 영역(67)은 감겨지는 솔레노이드(65)에 의해 발생된 자기력에 의한 커넥터(50)와의 결합력을 발생시키도록, 수용부(63)에 인접하게 형성되어야 한다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 수용부(63)가 원뿔형의 커넥터(50)에 정합되게 형성되는 경우, 와인딩 영역(67)은 수용부(63)의 결합력을 보다 향상시키도록 하측으로 경사지게 형성되어, 솔레노이드(65)를 수용부(63)에 인접하게 배치시킬 수 있다.
솔레노이드(65)는 와인딩 영역(67)의 일 측에 배치된 상기 안착부(60)에 감겨지도록 배치된다. 솔레노이드(65)에는 제어부(70) 또는 별도의 전원부(80)에 의한 전력이 공급되어, 자기력이 발생된다.
한편, 안착부(60)에는 수용홀(69)이 형성될 수 있는데, 수용홀(69)에는 제어 케이블(30)이 이동 가능하게 배치된다. 수용홀(69)은 풀리(46)에서 제어 케이블(30)이 감겨지거나 풀려지는 경우에 제어 케이블(30)의 원활하게 이동시켜, 회전익 비행체(10)의 착륙을 가능하게 한다.
이러한 구조로 인해, 회전익 비행체(10)는 강한 바람에도 소실이 방지될 수 있게 되고, 착륙 플랫폼(20)이 이동 시에도, 회전익 비행체(10)의 이탈이 방지되는 구조를 형성한다.
도 3을 참조하여, 이하 제어부(70)에 대하여 서술한다.
제어부(70)는 구동부(40)의 동작 속도 및 안착부(60)의 결합력 중 적어도 하나를 제어하도록, 일례로, 구동부(40)의 모터(43), 안착부(60)의 솔레노이드(65) 및 회전익 비행체(10) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(70)는 전원부(80)로부터 전력을 공급받아 전력을 공급할 수 있다. 물론, 도면에 점선으로 도시되는 바와 같이, 회전익 비행체(10), 모터(43) 및 안착부(60)의 솔레노이드(65) 등에는 별도의 전원부(80)가 연결되어서 전력을 공급하는 예 역시 가능할 것이다.
제어부(70)는 상기 모터(43)의 전류를 측정함으로써 비행체와 착륙 플랫폼(20) 사이의 장력을 측정하고, 이를 근거로 모터(43)의 동작을 제어한다.
일례로, 회전익 비행체(10)의 착륙 시에 모터(43)의 전류값이 평소보다 높게 측정되면, 제어 케이블(30)에는 상대적으로 큰 장력이 걸리고 있는 것이고, 제어부(70)는 케이블의 장력을 감소시키도록 모터(43)의 회전속도를 느리게 제어한다. 반대로, 모터(43)의 전류값이 평소보다 낮게 측정되면, 제어 케이블(30)에는 상대적으로 적은 장력이 걸리고 있는 것이며, 제어부(70)는 케이블의 장력을 증가시키도록 모터(43)의 회전속도를 빠르게 제어한다.
또한, 제어부(70)는 모터(43)의 회전수를 측정함으로써 착륙 속도 조정을 가능하게 할 수 있다. 일례로, 회전익 비행체(10)의 착륙하는 과정에서, 모터(43)의 RPM이 평소보다 빠르면, 모터(43)의 RPM을 제어하여 속도를 늦출 수 있게 한다. 반대로, 모터(43)의 RPM이 평소보다 느리면, 모터(43)의 RPM을 제어하여 속도를 빠르게 할 수 있게 한다.
한편, 제어부(70)는 솔레노이드(65)에 흐르는 전류의 량을 제어함으로써, 안착부(60)에 형성되는 자기력의 세기를 제어할 수 있으며, 이로 인해, 커넥터(50)를 결합시키는 안착부(60)의 결합력을 제어할 수 있다.
도 1에는 제어부(70)가 착륙 플랫폼(20)의 하단에 결합되는 일례가 도시되어 있는데, 제어부(70)의 위치는 이에 한정되지 않고, 다양하게 배치될 수 있다.
도 6은 도 1의 비행체의 착륙 시스템(100)이 활용되는 일 예를 나타내는 개념도이다. 도 6을 참조하여 비행체의 착륙 시스템(100)이 활용되는 일 예에 대하여 간략히 서술한다.
본 발명의 비행체의 착륙 시스템(100)은 ATV(All-Terrain Vehicle, 전지형차, 200) 또는 이동용 차량(미도시)에 결합될 수 있으며, ATV(200) 또는 이동용 차량에 의해 비행체의 착륙 시스템(100)은 일정 지역에서 정보를 수집한 후 타 지역으로 이동되어 활용될 수 있다.
이하, 비행체의 착륙 시스템(100)의 동작 과정에 대하여 서술한다.
ATV(200) 또는 이동용 차량에 결합되는 비행체의 착륙 시스템(100)은, 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역으로 이동하게 된다. 회전익 비행체(10)는 열화상 카메라(18a), 방사선 측정 센서(18b) 및 화학물질 측정 센서(18c) 중 적어도 하나를 이용하여, 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역에서의 온도, 방사선량 및 화학물질에 대한 정보 등을 수집하게 된다.
일정 지역에서 어느 정도 상기 정보들를 수집한 후, 또 다른 지역에서 정보를 수집하거나, 정보 수집을 종료하기 위해, 회전익 비행체(10)는 정보 수집을 일단 종료하고, 착륙해야한다.
이를 위해, 작업자는 비행체의 착륙 신호를 입력하게 되면, 구동부(40)의 동작에 의해 제어 케이블(30)을 끌어당기게 된다. 전술한 바와 같이, 모터(43)에 전력이 공급되면, 모터(43)에서 발생된 구동력에 의해 풀리(46)를 회전시켜서 제어 케이블(30)을 풀리(46)에 감도록 한다.
제어 케이블(30)은 회전익 비행체(10)의 중심체(11b)에 결합되어 있기에, 제어 케이블(30)이 당겨지게 되면, 회전익 비행체(10)도 착륙 플랫폼(20)을 향해 이동하게 되며, 착륙 과정이 진행되게 된다.
제어 케이블(30)이 풀리(46)에 감겨지는 과정에서, 제어부(70)는 모터(43)의 전류를 측정함으로써 비행체와 착륙 플랫폼(20) 사이의 장력을 측정하며, 이를 근거로 모터(43)의 동작을 제어한다.
또한, 제어부(70)는 모터(43)의 회전수를 측정함으로써 비행체의 착륙 속도의 제어를 가능하게 한다. 제어부(70)가 모터(43)의 전류 및 회전수를 제어하는 내용에 대하여는 상세히 전술하였다.
회전익 비행체(10)가 착륙 플랫폼(20)에 근접하게 되면, 제어부(70) 또는 전원에 의해 안착부(60)에 구비된 솔레노이드(65)에 전력이 공급되고, 솔레노이드(65)는 자기력을 발생시키며, 안착부(60)의 수용부(63)는 자화된다. 따라서, 커넥터(50)가 수용부(63)에 자기력에 의해 결합되게 된다.
도 2 및 도 5에 도시된, 화살표는 커넥터(50)의 이동 방향을 나타낸다.
회전익 비행체(10)가 착륙된 상태에서, 회전익 비행체(10)는 지지부(14)에 의해 착륙 플랫폼(20)에 지지되고, 커넥터(50)와 안착부(60) 사이의 자화 결합에 의해, 회전익 비행체(10)의 착륙 플랫폼(20)으로부터의 이탈이 방지되게 된다.
이 과정에서, 제어부(70)는 솔레노이드(65)에 흐르는 전류의 량을 근거로, 안착부(60)에 형성되는 자기력의 세기를 제어하여, 커넥터(50) 및 안착부(60) 사이의 결합력을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상대적으로 무거운 회전익 비행체(10)의 경우, 강한 결합력을 제공하여, 커넥터(50) 및 안착부(60) 사이의 결합력을 강하게 한다. 이로 인해, 회전익 비행체(10)의 착륙 플랫폼(20)으로부터의 이탈을 방지할 수 있다.
한편, ATV(200) 또는 이동용 차량이 다른 일정 지역으로 이동한 후, 다른 지역에서의 정보를 얻기 위해, 회전익 비행체(10)가 이륙해야 하는 과정에 대하여 간략히 서술한다.
제어부(70) 또는 전원부(80)에 의해 안착부(60)의 솔레노이드(65)에 전력의 공급을 차단하여, 커넥터(50)와 안착부(60) 사이의 자화 결합을 해제하며, 모터(43)는 반대 방향으로 회전하여 제어 케이블(30)을 풀게 하도록 한다. 또한, 회전익 비행체(10)에 전원을 공급하여, 회전 날개(17)의 회전에 의해 회전익 비행체(10)가 공중에서 비행 가능하도록 한다.
본 발명의 비행체의 착륙 시스템(100)은, 회전익 비행체(10)에 제어 케이블(30)을 연결시키는 구조를 형성하여, 비행체의 안전한 착륙을 가능하게 하고, 강한 바람에도 비행체의 소실이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명은 제어 케이블(30)이 구동부(40)의 풀리(46)에 감겨짐으로써 비행체의 착륙을 가능하게 하여, 회전익 비행체(10)는 상대적으로 빠르게 착륙될 수 있다.
한편, 본 발명은 제어 케이블(30) 내부에 전력선(36) 및 통신선(38)을 구비하여 회전익 비행체(10)에 전력 공급을 가능하게 하고, 작업자는 회전익 비행체(10)로부터 얻은 정보를 제공받을 수 있게 된다.
이상에서 설명한 비행체의 착륙 시스템(100)은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 상술한 발명의 상세한 설명은 본 발명의 실시예로서 통상의 기술자가 발명을 실시하기 위한 구체적인 예시이고, 출원인의 권리가 이에 한정되는 것은 아니다. 출원인의 권리는 이하에서 서술되는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여진다.
100 : 비행체의 착륙 시스템 10 : 회전익 비행체
11 : 바디 11a : 상판
11b : 중심체 14 : 지지부
17 : 회전날 20 : 착륙 플랫폼
30 : 제어 케이블 40 : 구동부
43 : 모터 46 : 풀리
50 : 커넥터 60 : 안착부
63 : 수용부 67 : 와인딩 영역
65 : 솔레노이드 69 : 수용홀
70 : 제어부

Claims (14)

  1. 공중에서 비행 가능하도록 이루어지는 회전익 비행체;
    상기 회전익 비행체의 착륙 시에 상기 회전익 비행체를 지지하는 착륙 플랫폼;
    상기 회전익 비행체에 연결되고, 상기 회전익 비행체의 착륙 시에 상기 회전익 비행체를 상기 착륙 플랫폼의 방향으로 끌어당기는 제어 케이블;
    상기 제어 케이블의 감김 또는 풀림을 가능하게 하도록 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 제어 케이블에 고정되는 커넥터;
    상기 착륙 플랫폼에 결합되고, 상기 회전익 비행체의 착륙된 상태에서 상기 회전익 비행체를 고정시키도록 상기 커넥터가 결합되는 안착부; 및
    상기 구동부의 동작 속도 및 상기 안착부의 결합력 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 구동부는,
    회전운동을 발생시키는 모터; 및
    상기 모터의 구동축에 회전 가능하게 연결되고, 상기 제어 케이블을 감거나 풀도록 상기 제어 케이블을 수용하는 풀리;를 구비하고,
    상기 안착부는,
    상기 커넥터를 수용하도록 상기 커넥터에 정합되는 수용부;
    상기 수용부와 이격되는 상기 안착부의 일 부에 형성되는 와인딩 영역; 및
    상기 와인딩 영역의 일 측에 배치된 상기 안착부에 감겨지도록 배치되는 솔레노이드;를 포함하고,
    상기 솔레노이드에 전류가 흘러 자기장이 형성되면 상기 커넥터는 상기 안착부에 자기력에 의해 결합되고,
    상기 제어부는, 상기 모터의 전류를 측정함으로써 상기 회전익 비행체와 상기 착륙 플랫폼 사이의 장력을 측정하고,
    상기 제어부는 상기 모터의 전류에 근거하여 상기 제어 케이블의 장력을 조절하도록 상기 모터의 회전 속도를 제어하고,
    상기 제어부는, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류의 량을 제어함으로써, 상기 커넥터가 상기 안착부에 결합되는 결합력을 제어 가능한 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 모터의 회전수에 근거하여 상기 회전익 비행체의 착륙 속도의 제어를 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전익 비행체는, 재난 또는 위난 상황에서 일정 지역의 정보 수집을 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전익 비행체에는, 상기 재난 또는 위난 상황에서 일정 지역의 온도 차이에 따라 색상을 다르게 표시하는 열화상 카메라가 설치되는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회전익 비행체에는, 상기 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역의 방사선 량을 측정 가능하게 이루어지는 방사선 측정 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 회전익 비행체에는, 상기 재난 또는 위난이 발생한 일정 지역의 화학물질을 측정 가능하게 이루어지는 화학물질 측정 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어 케이블은,
    상기 제어 케이블의 외관을 형성하는 외피부;
    상기 외피부에 의해 감싸지고, 상기 회전익 비행체에 전력을 전달하는 전력선; 및
    상기 외피부에 의해 감싸지고, 상기 회전익 비행체와 유선 통신 가능하게 연결되는 통신선을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는 원뿔형으로 이루어지고, 상기 수용부는 상기 원뿔형의 커넥터와 정합되는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 솔레노이드가 상기 수용부에 인접하게 배치되도록, 상기 와인딩 영역은 하측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
  13. 삭제
  14. 제1항, 제4항 내지 제9항, 제11항, 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안착부에는 상기 제어 케이블을 이동 가능하게 수용하는 수용홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 비행체의 착륙 시스템.
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