KR101715731B1 - 비행체 운용시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지상과 연결되어 지상으로부터 전력을 공급받고 일정위치에 머물도록 조절되는 비행체 운용시스템에 관한 것으로, 본 발명은 지상으로부터 부양된 상태의 비행체를 운용하기 위한 시스템에 있어서, 공중에 부양되는 둘 이상의 비행체와; 지상에 설치되는 하나의 그라운드유닛; 그리고 상기 비행선과 상기 그라운드유닛 사이를 연결하는 와이어유닛을 포함하여 구성되고: 상기 와이어유닛은, 일단이 상기 그라운드유닛에 연결되고, 타단이 상기 비행체 중 어느 하나의 비행체에 연결되는 와이어와; 일단이 상기 그라운드유닛에 연결되고, 타단이 다른 비행체 중 어느 하나의 비행체에 연결되는 와이어; 그리고 상기 비행체들 사이를 연결하는 와이어를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 비행체를 고고도 상공에 위치되도록 하여 함에 있어, 한 개의 그라운드 유닛만을 이용하면서도, 와이어유닛 사이의 간섭으로 인한 단락이 방지되도록 상기 비행체와 그라운드 유닛을 연결하는 복수개의 와이어 유닛을 서로 이격되도록 구성할 수 있어, 비행체 운용 시스템의 설치가 용이해지는 효과가 있다.

Description

비행체 운용시스템 { Flying object opration system }

본 발명은 비행체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지상과 연결되어 지상으로부터 전력을 공급받고 일정위치에 머물도록 조절되는 비행체 운용시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 비행체라 함은 공중을 나는 물체로, 크게 비행기와 같이 자가 동력을 이용한 것과 비행선 및 글라이더와 같이 무동력 비행체로 구분될 수 있다.

무동력 비행체의 대표적인 예인 비행선은 기낭(氣囊)에 공기보다 가벼운 기체를 주입하여 기체로부터 양력의 대부분을 얻는 비행체이다.

이러한 비행선의 특징, 즉 비행선의 공중에서의 안정성과 체공성 및 경제성을 인정받아 광고와 스포츠 중계, 여행, 운송산업 및 관측분야 등에서 폭넓게 활용되고 있다.

또한, 최근에는 정보통신분야의 발전과 함께, 통신 및 관측에 유리한 성층권을 이용하기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 성층권은 지구상공 약 8~10km에서부터 시작하여 약 50~56km까지 형성되어 있는데, 대류권에 비해 기상이 매우 안정적인 특성을 가지고 있어, 이를 활용하기 위한 다양한 기술이 개발중이며, 이러한 연구의 일환으로 성층권에 머무는 비행선이 함께 연구되고 있다.

즉, 성층권은 공기의 밀도가 해수면 대비 14분의 1정도이기 때문에 비행선에 미치는 항력이 작아, 위치유지를 위한 추진에너지가 그다지 크지 않아도 되고, 고도 3,6000km의 정지궤도에 있는 위성과 비교하여 고도 30km의 성층권은 전송지연, 전송손실이 적으며, 광역 고속이동통신/대용량 고속통신/불감지해서 등의 장점을 가지고 있다.

또한, 성층권은 위성에 비해 고분해능이고 항공기 보다 광범위한 화상을 취득할 수 있으므로, 지구관측감시 분야에서도 매우 유용하게 활용될 수 있다.

이와 같이, 비행선은 성층권 또는 성층권에 미치지 못하더라도 적어도 지상으로부터 2km 이상 공중에 머물면서 다양한 임무를 수행해야 하는데, 이와 같은 고고도의 경우에는 지상에 비해 현격히 낮은 밀도와 온도의 혹독한 환경이므로, 장기간의 비행선 운용을 위해서는 안정적이 동력이 필수적이라 할 수 있다.

또한, 다양한 임무 수행을 위해서는 비행선에 일정 이상의 안정적인 전력이 요구되는데, 이러한 안정적인 동력 공급을 위해서는 지상과의 연결이 가장 확실한 방법이다.

그러나, 일정 위치에 고정될 수 없는 비행선의 특성상 지상과의 연결을 통한 전력공급이 용이하지 않으며, 이를 실현하기 위해서는 매우 큰 비용이 소요되는 문제점이 있다.

이에 대한 연구로 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1429567호(선행기술1)에서 전력선을 분리시켜, 분리된 와이어유닛을 통해 전력을 안정적으로 제공할 수 있는 비행체 유닛을 제공한 바 있다.

그러나, 선행기술 1에서는 다수의 와이어유닛을 고정하기 위해 지상에 다수의 그라운드 유닛을 설치해야 하므로, 부지확보에 따른 설치비용이 증가 되고, 설치 시공이 복잡해지는 문제점이 있었다.

한편, 이와 같은 비행체를 이용하여 통신 및 관측 등의 다양한 임무를 안정적으로 수행하기 위해서는 상기 비행체의 위치를 계획된 범위 안에 안정적으로 유지시키는 것이 필수적이다.

이에 대한 연구로 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-1388491호(선행기술2)에서 수평날개 및 수직날개를 통해 고고도 상에서 비행체의 위치를 안정적으로 제어하는 비행체 유닛을 제공한 바 있다.

이때, 전술한 바와 같은 비행체는 고고도 상에서 소형의 비행체를 저소음으로 운용하여, 관측 및 통신을 위해 사용될 수 있으므로, 군사용 목적으로 효과적으로 활용될 수 있다.

그러나 선행기술 2에서는 수평날개 및 수직날개를 통해 비행체의 위치제어를 수행하므로, 수직날개로 인하여 레이더를 통한 위치노출이 용이하여, 군사 시설물로 이용함에 있어 보안상의 취약점이 있는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1429567호 대한민국 등록특허 제10-1388491호

본 발명은 상기한 바와 같은 본 출원인의 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 하나의 그라운드 유닛을 이용하면서도, 와이어 유닛을 이격시킬 수 있는 비행체 운용 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명은 비행체가 특정범위 내에 안정적으로 머물면서 임무를 수행할 수 있으면서도, 레이더에 탐지율을 현저히 낮추어 스텔스 기능을 구비한 비행체 운용 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 지상으로부터 부양된 상태의 비행체를 운용하기 위한 시스템에 있어서, 공중에 부양되는 둘 이상의 비행체와; 지상에 설치되는 하나의 그라운드유닛; 그리고 상기 비행선과 상기 그라운드유닛 사이를 연결하는 와이어유닛을 포함하여 구성되고: 상기 와이어유닛은, 일단이 상기 그라운드유닛에 연결되고, 타단이 상기 비행체 중 어느 하나의 비행체에 연결되는 와이어와; 일단이 상기 그라운드유닛에 연결되고, 타단이 다른 비행체 중 어느 하나의 비행체에 연결되는 와이어; 그리고 상기 비행체들 사이를 연결하는 와이어를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명은 지상으로부터 부양된 상태의 비행체를 운용하기 위한 시스템에 있어서, 공중에 부양되는 비행체와; 지상에 설치되는 하나의 그라운드유닛; 그리고 상기 비행선과 상기 그라운드유닛 사이를 연결하는 와이어유닛을 포함하여 구성되고: 상기 와이어유닛은, 둘 이상의 와이어들을 포함하여 구성되되, 상기 와이어들은 서로 다른 길이의 와이어를 포함하여 구성되는 비행체 운용시스템을 포함한다.

이때, 상기 와이어들 중 적어도 가장 긴 와이어를 제외한 와이어 중 어느 하나 이상의 와이어에는 마찰력 발생을 위한 마찰유닛이 더 구비될 수도 있다.

그리고 상기 마찰유닛은, 상기 와이어 상에 다수개가 구비될 수도 있다.

또한, 상기 마찰유닛은, 설치되는 와이어의 길이에 따라 서로 다른 항력이 발생되도록 서로 다른 크기의 마찰유닛들로 구성될 수도 있다.

그리고 상기 와이어들 중 적어도 가장 짧은 와이어는 다수가닥의 고강도섬유 재질로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 와이어는, 전력공급을 위한 전원선을 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 그라운드 유닛 또는 상기 비행체에는, 상기 와이어 들의 단부가 이격된 방향으로 배치되도록 고정시키는 가이드유닛이 구비될 수도 있다.

또한, 상기 가이드 유닛은, 상기 그라운드유닛 또는 상기 비행체의 하단부에 고정되는 고정판과; 상기 고정판에 대하여 수평방향으로 회전되는 회전판과; 상기 회전판에 대하여 수직방향으로 직립되어 설치되는 지지판과; 상기 지지판 상에 힌지에 의해 연결되어 수직방향으로 회전가능하게 설치되고, 서로 이격된 방향으로 연장되어 상기 와이어와 결합되는 복수 개의 지지대를 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명은 지상으로부터 부양된 상태의 비행체를 운용하기 위한 시스템에 있어서, 공중에 부양되는 비행체와; 지상에 설치되는 하나의 그라운드유닛; 그리고 상기 비행선과 상기 그라운드유닛 사이를 연결하는 와이어유닛을 포함하여 구성되고: 상기 비행체는, 상기 비행체의 측면으로부터 상방 또는 하방으로 경사진 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 비행체 측면에 대하여 회전가능하게 구비되어 바람에 대한 항력방향을 조절하는 경사익을 포함하여 구성되는 비행체 운용시스템을 포함한다.

그리고 상기 경사익은, 상기 비행체의 좌우 양측면으로부터 상방으로 경사진 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 경사익은, 상기 비행체의 좌우 양측면으로부터 하방으로 경사진 형태로 형성될 수도 있다.

그리고 본 발명은 지상으로부터 부양된 상태의 비행체를 운용하기 위한 시스템에 있어서, 공중에 부양되는 비행체와; 지상에 설치되는 하나의 그라운드유닛; 그리고 상기 비행선과 상기 그라운드유닛 사이를 연결하는 와이어유닛을 포함하여 구성되고: 상기 비행체는, 상기 비행체의 측면으로부터 수평방향으로 연장되어 형성되고, 상기 비행체 측면에 대하여 회전가능하게 구비되어 바람에 대한 항력방향을 조절하는 수평익을 포함하여 구성되는 비행체 운용시스템을 포함한다.

이때, 상기 비행체는, 상기 비행체를 회전시켜 상기 수평익을 경사진 형태로 위치시키는 조절와이어를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 비행체는, 상기 비행체 좌우에 각각 연결된 제1조절와이어 및 제2조절와이어를 포함하여 구성되는 조절와이어와; 상기 제1조절와이어 및 제2조절와이어의 길이를 조절하는 조절유닛을 포함하여 구성될 수도 있다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 비행선 운용시스템에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 비행체를 고고도 상공에 위치되도록 하여 함에 있어, 한 개의 그라운드 유닛만을 이용하면서도, 와이어유닛 사이의 간섭으로 인한 단락이 방지되도록 상기 비행체와 그라운드 유닛을 연결하는 복수개의 와이어 유닛을 서로 이격되도록 구성할 수 있어, 비행체 운용 시스템의 설치가 용이해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 비행체가 특정범위 내에 안정적으로 머물도록 제어하면서도, 레이더에 탐지율을 현저히 낮춰 스텔스 기능이 구비되어 군사용 목적에 최적화된 비행체 운용 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제1실시예에 의를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제2실시예를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제3실시예를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템에 적용되는 가이드유닛의 구성을 도시한 상세 구성도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제1실시예를 도시한 구성도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제2실시예를 도시한 구성도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 위치제어 항력 발생 원리를 도시한 개략도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제3실시예를 도시한 구성도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템을 살펴보기로 한다.

본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템은 하나의 그라운드 유닛을 통해 비행체를 지지하는 실시예이다. 이에 본 발명의 구체적인 실시예의 다양한 실시형태를 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제1실시예에 의를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제2실시예를 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제3실시예를 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템에 적용되는 가이드유닛의 구성을 도시한 상세 구성도이다.

먼저, 본 발명의 구체적인 실시예의 제1실시형태는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 그라운드유닛(200)과, 상기 그라운드유닛(200)에 연결된 두 개의 와이어 및 상기 와이어에 연결되어 이격 된 위치에 머무르는 다수개의 비행체(100)를 포함하여 구성된다.

상기 그라운드유닛(200)은 지상에 설치되어 상기 비행체(100)의 위치를 유지하고, 비행체(100)에 의해 관측된 데이터를 수신하며, 경우에 따라 상기 비행체(100)에 전력을 공급하는 역할을 수행한다.

그리고 상기 그라운드유닛(200)에는 상기 비행체(100)에 전력을 공급하기 위한 제1와이어(310) 및 제3와이어(330)가 연결되고, 상기 제1와이어(310) 및 제3와이어(330)는 각각 서로 다른 비행체(100)에 연결된다.

한편, 상기 비행체(100)는 성층권에 머물면서 다양한 작업을 수행하기 위한 것으로, 무동력 비행체(100) 또는 무동력 비행체(100)에 보조 동력장치를 구비한 다양한 형태의 비행체(100)가 적용될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의상 상기 비행체(100)가 비행선인 경우를 대표적인 예로 들어 설명하도록 한다.

상기 비행체(100)는 내부에 기체가 채워진 기낭을 통해 공중에 띄워 장기간 사용할 수 있어 관측 등 다양한 작업을 경제적으로 이용할 수 있다. 상기 비행체(100)의 기낭 배우에 채워지는 기체는 헬륨 등 공기보다 가벼운 다양한 종류의 기체가 가능하다.

상기 비행체(100)의 하부에는 비행체(100)의 작동을 위한 동력장치 또는 비행체(100) 임무 수행을 위한 각종 기기(측정, 관측, 통신 등등)가 구비되는 작동부(120)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 비행체(100)의 하부에는 회전소켓(140)이 구비될 수 있다. 상기 회전소켓(140)은 상기 비행체(100)에 회전가능하도록 설치되는 것으로, 상기 비행체(100)의 회전에 의해 상기 와이어가 꼬이는 것을 방지하는 기능을 한다.

그리고 상기 비행체(100)의 상부에는 솔라패널(150)이 구비될 수 있다. 상기 솔라패널(150)은 태양열의 집광을 위한 것으로, 비행체(100)의 운용에 필요한 동력 중 일부를 자급할 수 있도록 한다. 물론, 상기 솔라패널(150)은 비행체(100) 목적 및 사용 방법에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.

또한, 상기 비행체(100)에는 상기 비행체(100)의 위치를 제어하기 위한 위치제어부가 구비된다. 상기 위치제어부는 상기 비행체(100)의 항력 방향을 변화시켜 상기 비행체(100)를 특정 위치에 머물도록 하는 구성으로, 다양한 형태의 날개로 구성될 수 있으며, 이에 대하여는 다시 상세히 설명하기로 한다.

이러한 비행체(100)는 성층권 내의 일정 위치에 머물러야 기상관측 등 작업에 유리하므로, 비행체(100)의 위치를 일정 범위 내에 고정하는 것이 중요하며, 또한 비행체(100)의 작업 수행을 위한 동력(전력)을 안정적으로 공급하는 것 역시 필요하다.

이때, 상기 비행체(100)는 상기 그라운드유닛(200)에 연결된 와이어로부터 전력을 공급받는다.

한편, 상기 와이어유닛(300)은 상기 그라운드에 연결된 제1와이어(310)와 제3와이어(330) 외에 상기 비행체(100) 사이에 연결되는 제2와이어(320)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 와이어유닛(300)은 일단이 상기 그라운드유닛(200)에 연결되고, 타단이 비행체(100)에 연결되는 제1와이어(310), 상기 비행체(100) 사이에 연결되는 제2와이어(연결와이어)(320) 및 일단이 다른 비행체(100)에 연결되고, 타단이 상기 그라운드 유닛에 연결되는 제3와이어(330)를 포함하여 구성된다.

이를 통해, 상기 비행체(100)들은 제1와이어(310), 제2와이어(320) 및 제3와이어(330)로 구성되는 전력공급 회로 상에 직렬로 연결되어, 전력을 공급받게 된다.

도 1에서는 두 개의 비행체(100)를 포함하여 구성된 비행체 운용시스템을 예로 들어 도시하였으나, 다수개의 비행체(100)들이 각각 제2와이어(연결와이어)(320)에 의해 직렬로 연결되어 구성되는 것도 가능하다.

이에 따라 상기 그라운드유닛(200) 및 각 비행체(100)에는 두 개의 와이어가 연결되는데, 이들 와이어 들이 서로 이격된 방향으로 연결되도록, 상기 그라운드유닛(200) 및 비행체(100)에는 두 개의 와이어 연결부에 가이드유닛(160, 210)을 포함하여 구성될 수도 있다.

상기 가이드유닛의 구체적인 구성은 이하에서 다시 상세히 설명하기로 한다.

한편, 상기 와이어들을 서로 이격시켜 배치하는 것은, 전력공급을 위한 와이어들 간의 단락이 방지될 수 있다. 이로 인하여, 와이어 사이가 충분히 이격되어 있으므로 누전발생 가능성이 낮아지고, 따라서 각각의 와이어에 큰 전압(수백~수만볼트 이상의 고압)을 가할 수 있다. 이는 결과적으로 와이어의 두께를 상대적으로 작게할 수 있음을 의미한다.

또한, 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제2실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 그라운드유닛(200)과 하나의 비행체(100) 그리고 이들 사이를 연결하는 다수개의 와이어를 포함하여 구성되는 와이어유닛(200)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 와이어는 서로 다른 길이를 갖도록 구성된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 와이어로 와이어 유닛이 구성된 경우, 상기 와이어 유닛은 짧은 길이의 숏와이어(340)와 긴 길이의 롱와이어(350)로 구성된다.

이에 따라 상기 숏와이어(340)에는 상기 롱와이어(350) 보다 큰 장력이 발생된다. 따라서 풍력 및 자중에 의해 상기 롱와이어(350)는 늘어진 형태로 유지되고, 이에 의해 숏와이어(340)와 롱와이어(350)는 서로 이격된 채로 유지된다.

그러므로 전술한 바와 같이, 와이어 사이의 누전 발생의 위험 없이 고전압의 전력을 상기 와이어들을 통해 공급할 수 있게 된다.

한편, 상기 와이어 유닛은 두 개 이상의 와이어를 포함하여 구성되되, 서로 각각 다른 길이로 구성되어 각 와이어가 이격된 채로 3상, 5상 또는 그 이상의 전력 형태를 공급할 수 있다.

즉, 상기 와이어의 개수에 따라 다양한 구성으로 상기 비행체(100)에 전원을 공급할 수 있으며, 예를 들어 상기 와이어유닛이 와이어 2개로 구성된 경우, 각각의 와이어는 상기 직류 또는 교류전원을 공급하기 위한 2개의 전원선이 각각 상기 와이어에 구분되어 포함될 수 있다.

또 다르게는 상기 와이어유닛이 와이어 3개로 구성된 경우, 각각의 와이어는 상기 직류 또는 교류전원을 공급하기 위한 2개의 전원선 및 접지선이 각각의 상기 와이어에 구분되어 포함될 수도 있고, 3상 전원을 공급하기 위한 3개의 전원선이 상기 와이어들에 각각 구분되어 포함될 수도 있다.

한편, 상기 와이어유닛이 와이어 3개로 구성된 경우, 각각의 와이어는 상기 직류 또는 교류전원을 공급하기 위한 2개의 전원선과 지상과 통신을 위한 통신선이 각 상기 와이어에 구분되어 포함될 수도 있다.

물론, 상기 와이어 유닛은 와이어 5개로 구성되어, 5상의 전원이 각각 포함되어 구성될 수 있고, 그 이상의 와이어가 포함되어 구성되는 것도 가능하다.

이와 같이, 상기 와이어유닛의 개수가 늘어나는 경우, 각 와이어유닛에 전력공급 및 통신에 필요한 도선을 각각 구분 배치함으로써, 안정적이고 경제적인 와이어유닛의 활용이 가능해진다.

그리고 상기 숏와이어(340)는 인장력을 통해 상기 비행체(100)가 상기 그라운드유닛(200)으로부터 일정 거리 이상 멀어지는 것을 방지하는 기능도 수행한다.

이를 위해 상기 숏와이어(340)는 다수가닥의 고강도섬유 재질로 형성될 수도 있다. 물론, 상기 숏와이어(340)는 유리강화섬유 또는 그 함성섬유를 비롯한 섬유재질로 만들어지거나 기타 다양한 재질이 더 포함되어 구성될 수도 있다.

이와 같은 숏와이어는 무게 대 인장강도가 900%이상으로, 예를 들어 0.5mm 직경의 숏와이어가 20km로 연장될 경우에 약 45kg~75kg의 인장강도를 비행체(100)에 제공함으로써 비행체(100)를 부력범위 내에서 충분히 고정할 수 있게 된다.

한편, 도시되지는 않았으나, 상기 와이어유닛에는 전류센서부가 구비될 수도 있다. 상기 전류센서부는 다수개가 상기 와이어유닛의 길이방향을 따라 간헐적으로 구비되어, 상기 와이어유닛의 단락을 감지하는 기능을 수행하는 것으로, 길이가 매우 긴 와이어유닛이 단선되는 경우에, 그 단선 위치를 보다 쉽게 알아낼 수 있도록 한다.

그리고, 상기 와이어유닛의 상기 그라운드유닛에 인접한 적어도 일부에는 상기 와이어유닛의 강도보강을 위한 보강커버가 구비되거나 상기 와이어유닛의 두께가 두꺼워지도록 형성됨이 바람직하다. 이는 조류 등과의 충돌로 인한 와이어유닛의 손상을 방지하기 위한 것이다.

또한, 상기 와이어 들의 단부 이격을 확보하기 위하여, 상기 비행체(100)와 상기 그라운드유닛(200)에는 상기 와이어들이 서로 이격된 방향으로 배치되도록 가이드유닛(160, 210)이 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제3실시예는 도 3에 도시된 바와 같이, 롱와이어 상에 마찰유닛(360)을 더 포함하여 구성할 수 있다.

즉, 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제3실시예는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제2실시예와 동일한 구성에 마찰유닛(360)을 더 포함하여 구성된다.

이때, 상기 마찰유닛(360)은 풍력에 의해 마찰력을 발생시키는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 연 형태로 구성될 수도 있으나, 바람에 의한 저항력이 큰 다양한 형태로 구성될 수 있다.

한편, 상기 마찰유닛은 상기 와이어 상에 다수개가 구비될 수 있다.

그리고 상기 와이어유닛이 셋 이상의 와이어를 포함하여 구성되는 경우, 각 와이어에는 서로 다른 항력이 발생되도록 서로 다른 크기의 마찰유닛들이 구비될 수 있다.

이하에서는 각 와이어들의 단부에 구비되어, 각 와이어들이 서로 다른 방향을 향하여 배치되도록 각 와이어의 배치 형태를 가이드하는 가이드 유닛(160, 210)의 구체적인 구성을 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 가이드유닛(160, 210)은 상기 와이어를 배치 방향으로 고정 지지하는 지지대(215, 216)와 상기 지지대(215, 216)의 수직방향 회전을 가능하게 하는 힌지(214) 그리고 상기 지지대(215, 216)의 수평방향 회전을 가능하게 하는 회전판(212)을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 그라운드유닛(200) 또는 상기 비행체(100)의 하단부에 고정되는 고정판(211)과, 상기 고정판(211)에 대하여 수평방향으로 회전되는 회전판(212)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 회전판(212) 상에는, 상기 회전판(212)에 대하여 수직방향으로 직립되어 설치되는 지지판(213)이 형성된다.

상기 지지판(213)에는 힌지(214)에 의해 연결되어 수직방향으로 회전가능하게 설치되고, 서로 이격된 방향으로 연장되어 형성되는 지지대(215, 216)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 지지대(215, 216)는 와이어의 개수에 따라 다수개가 형성되는데, 각각 서로 이격된 각으로 벌어진 형태로 형성된다.

한편 이하에서는 비행체의 위치 제어 방식에 관한 본 발명의 다른 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 다른 실시예는 스텔스 기능을 구비하면서, 위치제어 가능한 비행체 운용시스템에 관한 것으로, 레이더에 의해 감지 위험성이 높은 수직날개를 구비하지 않으면서도, 상하 및 좌우 위치제어가 가능한 형태의 비행체 운용시스템을 제공한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제1실시예를 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제2실시예를 도시한 구성도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 위치제어 항력 발생 원리를 도시한 개략도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제3실시예를 도시한 구성도이다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제1실시예를 구성하는 비행체(100)는 상방경사익(130)이 구비된다.

상기 상방경사익(130)은 상기 비행체(100) 양측면으로부 상방을 향해 경사방향으로 연장된 날개로, 상기 비행체(100) 측면에 대하여 회전가능하게 구성된다.

상기 상방경사익(130)은 상기 비행체(100) 측면에 대하여 회전함에 따라 상방경사익(130)의 수직방향에 대한 항력을 발생시키고, 상기 상방경사익(130)의 회전 방향과 정도에 따라 상기 항력의 방향 및 항력의 크기가 변화된다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 좌측 상방경사익의 회전에 의해 발생된 항력(α)과 우측 상방경사익의 회전에 의해 발생된 항력(β)의 합이 상기 비행체(100)에 발생된 항력이 된다.

이들 항력 α와 항력 β는 각각 우측 상방경사익과 죄측 상방경사익의 회전 방향과 회전각에 의해 변화되므로, 변화된 항력 α와 항력 β의 합으로부터 전 방향에 대한 항력을 발생시켜, 상기 비행체(100)의 위치를 전 방향으로 이동시킬 수 있다.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제2실시예를 구성하는 비행체(100)는 하방경사익(135)이 구비된다.

상기 하방경사익(135)은 상기 비행체(100) 양측면으로부 하방을 향해 경사방향으로 연장된 날개로, 상기 비행체(100) 측면에 대하여 회전가능하게 구성된다.

상기 하방경사익(135) 역시, 상기 상방경사익(130)과 같이, 상기 비행체(100) 측면에 대하여 회전함에 따라 하방경사익(135)의 수직방향에 대한 항력을 발생시키고, 상기 하방경사익(135)의 회전 방향과 정도에 따라 상기 항력의 방향 및 항력의 크기가 변화된다.

상기 하방경사익(135)의 항력 발생원리는 도 7에서 설명한 상방경사익(130)의 항력 발생원리와 동일하다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 비행체 운용시스템의 제3실시예를 구성하는 비행체(100)는 수평익(180)과 조절와이어(510, 520) 및 조절유닛(530)을 포함하여 구성된다.

상기 수평익(180)은 상기 비행체(100) 양측면에 수평방향으로 연장된 날개로, 상기 비행체(100) 측면에 대하여 회전가능하게 구성된다.

이때, 상기 수평익(180)은 상기 비행체(100) 측면에 대하여 회전함에 따라 수직방향에 대한 항력을 발생시키고, 상기 수평익(180)의 회전 방향과 정도에 따라 상기 항력의 방향 및 항력의 크기가 변화된다.

한편, 상기 조절와이어(510, 520)는 상기 비행체(100)를 회전시켜 상기 수평익(180)을 경사진 형태로 위치시키도록 한다.

이를 위해 상기 조절와이어(510, 520)는 상기 비행체(100) 좌우에 각각 연결된 제1조절와이어(510)와 제2조절와이어(520)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 제1조절와이어(510) 및 제2조절와이어(520) 단부는 조절유닛(530)에 연결되고, 상기 조절유닛(530)은 상기 제1조절와이어(510) 및 제2조절와이어(520)의 길이를 조절하여 상기 비행체(100)의 회전 정도를 결정한다.

상기 조절유닛(530)이 상기 조절와이어(510, 520) 길이를 조절함에 따라, 상기 비행체(100)는 회전하여, 상기 수평익(180)은 경사진 형태로 위치하고, 이 상태에서 상기 수평익(180)의 회전에 의해 경사 벡터의 항력이 발생된다.

이를 통해 상기 수평익(180)은 전술한 상방경사익 및 하방경사익과 같은 원리로 전방향의 항력을 발생시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 비행체(100)는 위치를 제어하기 위해, 상기 비행체(100)의 위치를 감지하기 위한 수단이 필요하다.

즉, 상기 비행체(100)의 위치 산출은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있는데, 비행체(100) 내부에 GPS 모듈을 구비하여 상기 GPS 모듈로부터 위치를 산출하는 것도 가능하고, 지상에서(컨트롤 타워 등) 상기 비행체(100)를 관측하여 상기 비행체(100)의 위치를 산출하고, 산출된 비행체(100)의 위치정보를 상기 컨트롤 유닛으로 전송하는 것도 가능하다.

또 다르게는 지상의 지형 및 지물을 관찰하기 위한 카메라등으로 구성되는 관측부를 설치하여. 상기 관측부에서 관측된 관측결과(지형사진. 특정 이정표에 대한 상대적 위치를 나타내는 사진 등)로부터 상기 비행체(100)의 위치를 산출하는 것도 가능하다.

이때, 레이더 측정부 또는 레이져 측정부를 더 포함시켜, 지상으로부터의 거리를 산출하여 상기 관측부 관측결과와 함께 활용하면, 더욱 정확도 높은 위치 값을 산출할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명은 지상과 연결되어 지상으로부터 전력을 공급받고 일정위치에 머물도록 조절되는 비행체 운용시스템에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 비행체를 고고도 상공에 위치되도록 하여 함에 있어, 한 개의 그라운드 유닛만을 이용하면서도, 와이어유닛 사이의 간섭으로 인한 단락이 방지되도록 상기 비행체와 그라운드 유닛을 연결하는 복수개의 와이어 유닛을 서로 이격되도록 구성할 수 있어, 비행체 운용 시스템의 설치가 용이해지는 효과가 있다.

100 : 비행체 120 : 작동부
130 : 상방경사익 135 : 하방경사익
140 : 회전소켓 150 : 쏠라패널
170 : 와이어 가이드 180 : 수평익
200 : 그라운드유닛 210, 160 : 가이드유닛
211 : 고정판 212 : 회전판
213 : 지지판 214 : 힌지
215 : 제1지지대 216 : 제2지지대
300 : 와이어유닛 310 : 제1와이어
320 : 제2와이어 330 : 제3와이어
340 : 숏와이어 350 : 롱와이어
360 : 마찰유닛 400 : 단일와이어
510 : 제1조절와이어 520 : 제2조절와이어
530 : 조절유닛

Claims (15)

1. 지상으로부터 부양된 상태의 비행체를 운용하기 위한 시스템에 있어서,
   공중에 부양되는 둘 이상의 비행체와;
   지상에 설치되는 하나의 그라운드유닛; 그리고
   상기 비행체와 상기 그라운드유닛 사이를 연결하는 와이어유닛을 포함하여 구성되고:
   상기 와이어유닛은,
   일단이 각각 상기 그라운드유닛에 연결되고, 타 단이 각각 서로 다른 두 비행체에 연결되는 두개의 와이어와;
   상기 비행체들을 서로 연결하는 와이어를 포함하여 구성되고:
   상기 그라운드 유닛에는,
   상기 와이어 들의 단부가 이격된 방향으로 배치되도록 고정시키는 가이드유닛이 구비되며:
   상기 와이어는 전력공급을 위한 전원선을 포함하여 구성되어, 상기 비행체들은 상기 그라운드 유닛과 상기 와이어를 통해 전력을 송수신함을 특징으로 하는 비행체 운용시스템.
   
2. 지상으로부터 부양된 상태의 비행체를 운용하기 위한 시스템에 있어서,
   공중에 부양되는 비행체와;
   지상에 설치되는 하나의 그라운드유닛; 그리고
   상기 비행체와 상기 그라운드유닛 사이를 연결하는 와이어유닛을 포함하여 구성되고:
   상기 와이어유닛은,
   둘 이상의 와이어들을 포함하여 구성되되, 상기 와이어들은 서로 다른 길이의 와이어를 포함하여 구성되며:
   상기 그라운드 유닛 또는 상기 비행체에는,
   상기 와이어 들의 단부가 이격된 방향으로 배치되도록 고정시키는 가이드유닛이 구비되며:
   상기 와이어는 전력공급을 위한 전원선을 포함하여 구성되어, 상기 비행체는 상기 그라운드 유닛과 상기 와이어를 통해 전력을 송수신함을 특징으로 하는 비행체 운용시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 와이어들 중 상대적으로 길이가 긴 와이어에는, 바람과 마찰력을 발생시켜 상기 와이어들이 서로 이격되도록 하는 마찰유닛이 구비됨을 특징으로 하는 비행체 운용시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 마찰유닛은,
   다수개가 구비됨을 특징으로 하는 비행체 운용시스템.
   
5. 삭제
6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 와이어들 중 적어도 가장 짧은 와이어는 다수가닥의 고강도섬유 재질로 형성됨을 특징으로 하는 비행체 운용시스템.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 가이드 유닛은,
   상기 그라운드유닛 또는 상기 비행체의 하단부에 고정되는 고정판과;
   상기 고정판에 대하여 수평방향으로 회전되는 회전판과;
   상기 회전판에 대하여 수직방향으로 직립되어 설치되는 지지판과;
   상기 지지판 상에 힌지에 의해 연결되어 수직방향으로 회전가능하게 설치되고, 서로 이격된 방향으로 연장되어 상기 와이어와 결합되는 복수 개의 지지대를 포함하여 구성됨을 특징으로 비행체 운용시스템.
   
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 비행체는,
    상기 비행체의 측면으로부터 상방 또는 하방으로 경사진 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 비행체 측면에 대하여 회전가능하게 구비되어 바람에 대한 항력방향을 조절하는 경사익을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 비행체 운용시스템.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 경사익은,
    상기 비행체의 좌우 양측면으로부터 상방으로 경사진 형태로 형성됨을 특징으로 하는 비행체 운용시스템.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 경사익은,
    상기 비행체의 좌우 양측면으로부터 하방으로 경사진 형태로 형성됨을 특징으로 하는 비행체 운용시스템.
    
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