KR101820420B1 - 하이브리드 드론 시스템 - Google Patents

하이브리드 드론 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101820420B1
KR101820420B1 KR1020150112597A KR20150112597A KR101820420B1 KR 101820420 B1 KR101820420 B1 KR 101820420B1 KR 1020150112597 A KR1020150112597 A KR 1020150112597A KR 20150112597 A KR20150112597 A KR 20150112597A KR 101820420 B1 KR101820420 B1 KR 101820420B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
propellers
rotor
generator
rotational power
duct structure
Prior art date
Application number
KR1020150112597A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170018671A (ko
Inventor
곽승렬
Original Assignee
주식회사 성진에어로
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 성진에어로 filed Critical 주식회사 성진에어로
Priority to KR1020150112597A priority Critical patent/KR101820420B1/ko
Publication of KR20170018671A publication Critical patent/KR20170018671A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101820420B1 publication Critical patent/KR101820420B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
    • B64C11/001—Shrouded propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/20—Rotorcraft characterised by having shrouded rotors, e.g. flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D35/00—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions
    • B64D35/02—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions specially adapted for specific power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • B64C2201/024—
    • B64C2201/042—
    • B64C2201/162—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템은 덕트 구조의 드론 동체; 상기 드론 동체의 중앙에 배치되어 양력 및 추력을 발생시키도록 회전하는 로터; 회전 동력을 발생시켜 상기 로터에 상기 회전 동력을 전달하는 터보샤프트 엔진; 상기 터보샤프트 엔진에 의한 회전 동력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전기; 및 상기 드론 동체의 겉둘레에 이격되어 형성된 덕트 구조 내에 배치되고, 상기 발전기로부터 생산된 전기 에너지에 의해 구동되는 전기 모터와 연동하여 회전하는 복수의 프로펠러를 포함한다.

Description

하이브리드 드론 시스템{HYBRID SYSTEM OF DRONE}
본 발명의 실시예들은 무인 비행체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터보샤프트 엔진 및 이의 구동에 의해 생산되는 전기 에너지를 이용하여 하이브리드 방식으로 비행 구동할 수 있는 하이브리드 드론 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 무인 비행체는 무인 항공기, 무인 비행선 등 사람이 탑승하지 않고 원격으로 조정하거나 사전 정보에 따라 비행하는 모든 비행체를 포함한다.
이러한 무인 비행체는 정글이나 오지, 화산지역, 자연재해지역, 원자력 발전소 사고지역 등 인간이 접근할 수 없는 지역에 투입되어 운용되고, 군사용 뿐만 아니라, 개인의 취미 활동으로 개발되어 상품화 되기도 한다.
이러한 무인 비행체는 크게 고정익형과 회전익형으로 분류할 수 있다.
고정익형은 간편한 운용이 가능하지만, 정찰 임무 시 목표 지역을 여러 번 선회해야 정확한 정보 습득을 할 수 있고, 추적 임무 시 목표물의 진행 속도에 맞추어 운용해야 하기 때문에 비효율적이다.
반면에, 회전익형은 제자리비행과 측면 및 후진 비행, 장소의 범위와 상관없이 수직 이착륙이 가능하지만, 로터에 의해 양력 및 추진력을 얻으므로 기체를 기울이게 되면 양력을 잃게 된다는 단점이 있다.
따라서, 위의 두 가지 형태의 무인 비행체의 장점을 구비하고, 단점을 극복할 수 있는 멀티 기능의 복합 무인 비행체의 개발이 필요한 실정이다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1451-6460000호(발명의 명칭: 다기능 덕트형 무인비행체, 등록일자: 2014년 10월 10일) 가 있다.
본 발명의 일 실시예는 터보샤프트 엔진 및 이에 연동된 발전기로 자가발전 함에 따라 생산되는 전기 에너지를 이용하여, 하이브리드 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 하는 하이브리드 드론 시스템을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템은 덕트 구조의 드론 동체; 상기 드론 동체의 중앙에 배치되어 양력 및 추력을 발생시키도록 회전하는 로터; 회전 동력을 발생시켜 상기 로터에 상기 회전 동력을 전달하는 터보샤프트 엔진; 상기 터보샤프트 엔진에 의한 회전 동력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전기; 및 상기 드론 동체의 겉둘레에 이격되어 형성된 덕트 구조 내에 배치되고, 상기 발전기로부터 생산된 전기 에너지에 의해 구동되는 전기 모터와 연동하여 회전하는 복수의 프로펠러를 포함한다.
상기 로터는 상기 드론 동체의 중앙에 수직 방향으로 배치되는 상부 및 하부 회전축 및 상기 상부 및 하부 회전축 각각에 결합되어 상기 양력 및 추력을 발생시키는 복수의 블레이드를 구비하는 상부 및 하부 로터를 포함하고, 상기 상부 및 하부 로터는 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다.
상기 복수의 프로펠러는 상기 덕트 구조 내에서 상하로 배치되는 상부 및 하부 프로펠러를 포함하고, 상기 상부 및 하부 프로펠러는 복수의 상기 전기 모터와 각각 연결되어 서로 다른 방향으로 회전함으로써 양력 및 추력을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템은 상기 발전기로부터 생산된 전기 에너지를 저장하는 배터리를 더 포함하고, 상기 배터리는 상기 프로펠러의 회전을 위해 상기 전기 모터에 상기 저장된 전기 에너지를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템은 상기 드론 동체의 상부에 설치되고, 상기 드론 동체의 덕트 구조 상부를 커버하여 상기 로터, 터보샤프트 엔진, 및 발전기를 보호하는 그릴을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템은 상기 드론 동체의 하부에 삽입 가능하도록 설치되고, 비행 착륙 시에 충격 완화를 위한 완충기를 구비하는 랜딩 기어를 더 포함하고, 상기 랜딩 기어는 비행 이륙 시 상기 드론 동체의 하부에 삽입될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 터보샤프트 엔진 및 이에 연동된 발전기로 자가발전 함에 따라 생산되는 전기 에너지를 이용하여, 하이브리드 방식으로 전력을 공급함으로써, 드론이 장시간 동안 체공하며 임무 수행을 하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드론 동체는 상기 로터의 둘레를 에워싸는 덕트 구조로 구현됨으로써, 상기 드론 동체에 일정하고 지속적인 동력을 제공하도록 시스템의 안정성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론 내의 로터에 수직 방향으로 형성된 회전축과 복수의 블레이드가 서로 반대 방향으로 회전함으로써, 드론이 높은 상승, 하강 및 추진 능력을 가지고 구동할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동축반전 구조를 갖는 로터가 구비됨에 따라, 반토크를 상쇄시키는 별도의 장치 없이 단일 구조를 갖는 추력장치보다 월등한 리프트 능력을 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론 동체의 겉둘레에 이격 배치된 복수의 프로펠러가 서로 반대 방향으로 회전함에 따라, 드론 동체의 방향을 제어할 수 있고 안정된 자세를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템을 설명하기 위해 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템을 설명하기 위해 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 그릴이 분리된 하이브리드 드론을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템을 설명하기 위해 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 드론 시스템을 설명하기 위해 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 그릴이 분리된 하이브리드 드론을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론(100)은 드론 동체(110), 로터(120), 터보샤프트 엔진(130), 발전기(140), 복수의 프로펠러(150), 배터리(미도시), 그릴(170), 및 랜딩 기어(180)를 포함할 수 있다.
상기 드론 동체(110)는 덕트 구조로 형성되는데, 그 형상이 중공된 원형일 수 있다.
이때, 상기 드론 동체(110)는 상기 중공된 원형의 덕트가 중앙에 배치되고, 상기 중앙에 배치된 덕트의 바깥 테두리에 동일한 형상을 가지면서 사이즈가 더 작은 복수의 덕트가 이격된 구조로 형성될 수 있다.
상기 드론 동체(110)는 상기 원형의 덕트 내에, 하기에서 설명하고자 하는 상기 로터(120)가 배치될 수 있다.
여기서, 상기 드론 동체(110)는 상기 원형의 덕트가 상기 로터(120)를 둘러싸도록 형성됨에 따라, 상기 로터(120)의 회전에 따른 안전성을 확보할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 드론 동체(110)는 비행 구동 시에 상기 덕트 구조로 인한 추력을 발생시킬 수 있고, 이에 따라 전체 파워 효율을 높일 수 있다.
참고로, 상기 드론 동체(110)는 몸체 전면이 고강도 및 고탄성의 특성을 지닌, CFRP 및 GFRP와 같은 탄소 섬유의 복합재로 구현될 수 있다.
이와 같이, 상기 드론 동체(110)는 상기 로터(120)의 둘레를 에워싸는 덕트 구조로 구현됨으로써, 상기 드론 동체(110)에 일정하고 지속적인 동력을 제공할 수 있으며, 이를 통해 상기 하이브리드 드론 시스템(100)의 안정성을 높일 수 있다.
상기 로터(120)는 상기 드론 동체(110)의 중앙에 배치된다. 즉, 상기 로터(120)는 상기 드론 동체(110)의 중공된 부분에 형성될 수 있다.
상기 로터(120)는 도면에는 도시되지 않았지만 상부 및 하부 로터를 포함할 수 있다. 즉, 상기 로터(120)는 동일한 수직 축을 기준으로 위아래에 배치된 상기 상부 및 하부 로터가 결합되어 형성될 수 있다.
상기 상부 및 하부 로터는 각각 상기 드론 동체(110)의 중앙에 수직 방향으로 배치되는 상부 및 하부 회전축, 및 상기 상부 및 하부 회전축 각각에 결합되어 상기 양력 및 추력을 발생시키는 복수의 블레이드를 구비할 수 있다.
상기 상부 및 하부 회전축은 서로 수직 방향의 동일한 축상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 상부 회전축은 상기 상부 로터에 결합되고, 상기 하부 회전축은 상기 하부 로터에 결합될 수 있다.
상기 복수의 블레이드는 상기 상부 및 하부 회전축 각각의 테두리에 이격 배치되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부 회전축에 복수의 상부 블레이드가, 상기 하부 회전축에 복수의 하부 블레이드가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 블레이드가 상기 상부 및 하부 회전축의 테두리에 각각 2개씩 형성되어 있지만, 이에 한정하지 않고 각각 3개 이상씩 형성될 수 있다.
상기 로터(120)는 상기 드론 동체(110)의 양력 및 추력을 발생시키도록 회전한다. 즉, 상기 로터(120)는 상기 상부 및 하부 로터의 회전을 통하여 상기 드론 동체(110)의 양력 및 추력을 발생시킬 수 있다.
이때, 상기 상부 및 하부 로터는 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 상기 상부 및 하부 회전축이 상기 수직 방향의 축을 기준으로 서로 반대 방향으로 회전함에 따라, 상기 상부 및 하부 로터도 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 상기 드론 동체(110)는 이륙 및 착륙 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 상부 회전축 및 상기 복수의 상부 블레이드가 시계 방향으로, 상기 하부 회전축 및 상기 복수의 하부 블레이드가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 상기 상부 로터는 시계 방향으로, 상기 하부 로터는 반시계 방향으로 회전한다고 할 수 있다. 반면에, 상기 상부 회전축 및 상기 복수의 상부 블레이드가 반시계 방향으로, 상기 하부 회전축 및 상기 복수의 하부 블레이드가 시계 방향으로 회전하면, 상기 상부 로터는 반시계 방향으로, 상기 하부 로터는 시계 방향으로 회전한다고 할 수 있다.
이에 따라, 상기 상부 및 하부 로터는 360도 전방향의 외란으로부터 안전하도록 회전 구동될 수 있다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 로터(120)의 상부 및 하부 로터에 의한 강력한 회전력을 통해 상기 하이브리드 드론 시스템(100)이 높은 상승, 하강 및 추진 능력을 가지고 구동할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하이브리드 드론 시스템(100)이 반토크를 상쇄시키는 별도의 장치 없이 단일 구조를 갖는 추력장치보다 월등한 리프트 능력을 발휘할 수 있도록 한다.
상기 터보샤프트 엔진(130)은 회전 동력을 발생시켜 상기 로터(120)에 상기 회전 동력을 전달한다.
이때, 상기 터보샤프트 엔진(130)은 가스 터빈의 추력으로 자유 터빈을 구동함으로써 상기 회전 동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 터보샤프트 엔진(130)은 화석연료를 사용하여 상기 회전 동력을 발생시킬 수도 있다.
상기 발생된 회전 동력에 의해, 상기 터보샤프트 엔진(130)은 내부에 설치된 회전축이 회전함에 따라 상기 로터(120)에 상기 회전 동력을 전달할 수 있다. 이에 따라, 상기 로터(120)는 상기 터보샤프트 엔진(130)으로부터 전달된 회전 동력으로 인해 상기 상부 및 하부 로터를 회전할 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 터보샤프트 엔진(130)이 상기 드론 동체(110)의 하부에 설치되도록 설계하였지만, 이에 한정하지 않고 상기 드론 동체(110)의 상부 또는 측면에도 설치 가능하다.
상기 발전기(140)는 상기 터보샤프트 엔진(130)에 의한 회전 동력을 이용하여 전기 에너지를 생산한다. 즉, 상기 발전기(140)는 상기 회전축을 통해 상기 터보샤프트 엔진(130)으로부터 상기 회전 동력을 전달받아 구동함으로써 상기 전기 에너지를 생산할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론 내에 장착된 터보샤프트 엔진(130)에 연동된 발전기(140)가 상기 터보샤프트 엔진(130)의 회전력에 의해 자가 발전함으로써, 상기 하이브리드 드론 시스템(100)이 장시간 동안 체공하며 임무 수행을 하도록 할 수 있다.
상기 복수의 프로펠러(150)는 상기 드론 동체(110)의 겉둘레에 이격되어 형성된 덕트 구조(160) 내에 배치된다.
이때, 상기 복수의 프로펠러(150)는 상기 덕트 구조(160) 내에서 상하로 배치되는 상부 및 하부 프로펠러를 포함할 수 있다.
상기 상부 및 하부 프로펠러는 상기 드론 동체(110)의 겉둘레에 형성된 덕트 구조(160) 중앙에 형성되는 전기 모터를 구비할 수 있다. 즉, 상기 상부 및 하부 프로펠러는 상하 위치에 따라 각각 배치되는 2개의 전기 모터(상부 전기 모터 및 하부 전기 모터)를 구비할 수 있다.
상기 전기 모터는 수직 방향으로 배치되는 상부 및 하부 동력 전달축 및 상기 상부 및 하부 동력 전달축 각각에 결합되어 상기 양력 및 추력을 발생시키는 복수의 샤프트를 구비할 수 있다.
상기 상부 및 하부 동력 전달축은 수직 방향의 동일한 축상에 배치될 수 있으며, 이때 상기 상부 동력 전달축이 상기 상부 전기 모터에, 상기 하부 동력 전달축이 상기 하부 전기 모터에 각각 연결될수 있다.
상기 복수의 샤프트는 상기 상부 및 하부 동력 전달축 각각의 테두리에 이격 배치되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부 동력 전달축에 복수의 상부 샤프트가, 상기 하부 동력 전달축에 복수의 하부 샤프트가 형성될 수 있다.
상기 복수의 프로펠러(150)는 상기 발전기(140)로부터 생산된 전기 에너지에 의해 구동되는 상기 전기 모터와 연동하여 회전한다.
상기 복수의 프로펠러(150)에 상기 발전기(140)로부터 생산된 전기 에너지가 제공되면, 상기 상부 및 하부 프로펠러는 복수의 상기 전기 모터와 각각 연결되어 상기 전기 모터의 구동에 따라 회전할 수 있다.
이때, 상기 상부 및 하부 동력 전달축은 상기 수직 방향의 축을 기준으로 서로 반대 방향으로 회전할 수 있으며, 이에 따라, 상기 상부 및 하부 프로펠러도 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다.
예컨대, 상기 상부 동력 전달축이 시계 방향으로, 상기 하부 동력 전달축이 반시계 방향으로 회전하는 경우, 상기 상부 프로펠러는 시계 방향으로, 상기 하부 프로펠러는 반시계 방향으로 회전한다고 할 수 있다. 반면에, 상기 상부 동력 전달축이 반시계 방향으로, 상기 하부 동력 전달축이 시계 방향으로 회전하면, 상기 상부 프로펠러는 반시계 방향으로, 상기 하부 프로펠러는 시계 방향으로 회전한다고 할 수 있다.
이에 따라, 상기 상부 및 하부 전기 모터는 섬세한 하버링 및 이착륙이 가능하도록 구동될 수 있다. 즉, 상기 상부 및 하부 전기 모터가 서로 반대 방향으로 회전함으로써, 상기 드론 동체(110)는 공중에서 움직이지 않고 제자리 비행을 할 수 있고, 아울러, 보다 정밀하게 목표 방향으로 이륙 또는 목표 지점으로 착륙할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드론 동체(110)의 겉둘레에 이격 배치된 상기 복수의 프로펠러가 서로 반대 방향으로 회전함에 따라, 상기 드론 동체(110)의 방향을 제어할 수 있고 안정된 자세를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
상기 배터리는 상기 발전기(140)로부터 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있다.
즉, 상기 배터리는 상기 발전기(140)가 상기 드론 동체(110)를 구동시킬 수 있을 만큼의 전기 에너지를 제외한 여분의 전기 에너지를 저장할 수 있다.
이에 따라, 상기 배터리는 상기 드론 동체(110)가 장시간 체공하는 경우 혹은 다량의 전기 에너지가 요구되는 상황에서, 상기 드론 동체(110)가 일정하고 지속적인 구동을 할 수 있는 충분한 전력을 마련할 수 있다.
상기 그릴(170)은 상기 드론 동체(110)의 상부에 설치될 수 있다. 즉, 상기 그릴(170)은 그물망 형태로 형성되어, 상기 드론 동체의 덕트 구조 상부를 커버할 수 있다.
이로 인해, 상기 그릴(170)은 상기 드론 동체(110)에 구비된 상기 로터(120), 상기 터보샤프트 엔진(130), 및 상기 발전기(140)를 외부의 충격 등으로부터 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 그릴(170)이 상기 드론 동체(110)의 중앙에 형성된 덕트 구조 상부에 설치될 수 있으며, 상기 복수의 프로펠러(150)가 배치된 덕트 구조(160) 상부에도 각각 설치될 수 있다.
상기 랜딩 기어(180)는 상기 드론 동체(110)의 하부에 삽입 가능하도록 설치될 수 있다.
상기 랜딩 기어(180)는 비행 이륙 시, 상기 드론 동체(110)의 하부에 삽입될 수 있다. 반면에, 상기 랜딩 기어(180)는 비행 착륙 시, 지면과의 충돌로 인한 충격을 완화할 수 있도록 상기 드론 동체(110)의 하부로부터 돌출될 수 있다.
이를 위해, 상기 랜딩 기어(180)는 비행 착륙 시에 충격 완화를 위한 완충기를 구비할 수 있다. 다시 말해, 상기 랜딩 기어(180)는 충격 흡수에 도움을 주는 탄성 소재로 구현된 완충기를 통해, 비행 착륙 시 상기 지면과의 충돌을 최소화 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 터보샤프트 엔진 및 이에 연동된 발전기로 자가발전 함에 따라 생산되는 전기 에너지를 이용하여, 하이브리드 방식으로 전력을 공급함으로써, 드론이 장시간 동안 체공하며 임무 수행을 하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 드론 동체는 상기 로터의 둘레를 에워싸는 덕트 구조로 구현됨으로써, 상기 드론 동체에 일정하고 지속적인 동력을 제공하도록 시스템의 안정성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론 내의 로터에 수직 방향으로 형성된 회전축과 복수의 블레이드가 서로 반대 방향으로 회전함으로써, 드론이 높은 상승, 하강 및 추진 능력을 가지고 구동할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동축반전 구조를 갖는 로터가 구비됨에 따라, 반토크를 상쇄시키는 별도의 장치 없이 단일 구조를 갖는 추력장치보다 월등한 리프트 능력을 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론 동체의 겉둘레에 이격 배치된 복수의 프로펠러가 서로 반대 방향으로 회전함에 따라, 드론 동체의 방향을 제어할 수 있고 안정된 자세를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 드론 동체
120: 로터
130: 터보샤프트 엔진
140: 발전기
150: 프로펠러
170: 그릴
180: 랜딩 기어

Claims (6)

  1. 덕트 구조의 드론 동체;
    상기 드론 동체의 중앙에 배치되어 양력 및 추력을 발생시키도록 회전하는 로터;
    회전 동력을 발생시켜 상기 로터에 상기 회전 동력을 전달하는 터보샤프트 엔진;
    상기 터보샤프트 엔진에 의한 회전 동력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전기;
    상기 드론 동체의 겉둘레에 이격되어 형성된 덕트 구조 내에 배치되고, 상기 발전기로부터 생산된 전기 에너지에 의해 구동되는 전기 모터와 연동하여 회전하는 복수의 프로펠러;
    상기 발전기로부터 생산된 전기 에너지를 저장하는 배터리;
    상기 드론 동체 및 상기 복수의 프로펠러의 상부에 각각 설치되고, 상기 드론 동체 및 상기 복수의 프로펠러의 덕트 구조 상부를 커버하여 상기 로터, 터보샤프트 엔진, 및 발전기를 보호하는 그릴; 및
    상기 드론 동체의 하부에 삽입 가능하도록 설치되고, 비행 착륙 시에 충격 완화를 위한 완충기를 구비하는 랜딩 기어
    를 포함하고,
    상기 로터는
    상기 드론 동체의 중앙에 수직 방향으로 배치되는 상부 및 하부 회전축 및 상기 상부 및 하부 회전축 각각에 결합되어 상기 양력 및 추력을 발생시키는 복수의 블레이드를 구비하는 상부 및 하부 로터를 포함하고,
    상기 상부 및 하부 로터는 서로 다른 방향으로 회전하고,
    상기 상부 및 하부 로터는 상기 엔진으로부터 전달된 회전 동력으로 인해 회전하고,
    상기 복수의 프로펠러는
    상기 덕트 구조 내에서 상하로 배치되는 상부 및 하부 프로펠러를 포함하고,
    상기 상부 및 하부 프로펠러는 복수의 상기 전기 모터와 각각 연결되어 서로 다른 방향으로 회전함으로써 양력 및 추력을 발생시키고,
    상기 상부 및 하부 프로펠러는 상기 발전기의 자가 발전에 의해 생산된 전기 에너지에 의해 구동하는 모터와 연동하여 회전하고,
    상기 배터리는 상기 프로펠러의 회전을 위해 상기 전기 모터에 상기 저장된 전기 에너지를 공급하고,
    상기 랜딩 기어는 비행 이륙 시 상기 드론 동체의 하부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020150112597A 2015-08-10 2015-08-10 하이브리드 드론 시스템 KR101820420B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150112597A KR101820420B1 (ko) 2015-08-10 2015-08-10 하이브리드 드론 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150112597A KR101820420B1 (ko) 2015-08-10 2015-08-10 하이브리드 드론 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170018671A KR20170018671A (ko) 2017-02-20
KR101820420B1 true KR101820420B1 (ko) 2018-01-22

Family

ID=58265060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150112597A KR101820420B1 (ko) 2015-08-10 2015-08-10 하이브리드 드론 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101820420B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102013065B1 (ko) 2018-04-02 2019-08-21 배대원 진동소음 저감장치를 구비한 엔진형 하이브리드 드론

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102448327B1 (ko) * 2015-12-08 2022-09-28 케이씨모터(주) 감속기능을 갖는 동축반전구동기구를 포함하는 드론
JP6707761B2 (ja) * 2017-09-27 2020-06-10 株式会社石川エナジーリサーチ エンジン搭載自立型飛行装置
GB2578083B (en) * 2018-06-06 2020-11-25 Hybrid Drones Ltd An unmanned aerial vehicle
KR102134746B1 (ko) * 2018-11-30 2020-07-17 선문대학교 산학협력단 착탈식 동축 반전 드론
CN110406669A (zh) * 2019-07-29 2019-11-05 南京精微迅智能科技有限公司 一种空中平移防抖无人机及其平移防抖方法
JP6770767B2 (ja) * 2020-01-17 2020-10-21 株式会社石川エナジーリサーチ エンジン搭載自立型飛行装置
KR102323975B1 (ko) * 2020-05-07 2021-11-09 손영선 빠르고 오랜 시간 비행 하는 드론
WO2021240211A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-02 Kaunas University Of Technology Aircraft thrust control system
KR102261666B1 (ko) 2020-09-14 2021-06-07 한화시스템 주식회사 무인 비행체 및 비행체 운용방법
KR102265213B1 (ko) * 2020-11-25 2021-06-14 최재백 농업용 드론
KR102238344B1 (ko) * 2020-12-08 2021-04-12 주식회사 에스투 드론을 이용하여 해양 관측을 수행할 수 있는 수로조사시스템
KR102311182B1 (ko) * 2021-05-13 2021-10-14 (주)아이오테크 해양 및 수로 관측을 수행할 수 있도록 드론을 이용하는 수로조사시스템
KR102669981B1 (ko) 2022-06-21 2024-05-30 한국항공우주연구원 하이브리드 엔진 시스템 및 그 제어 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010137844A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Honeywell Internatl Inc ダクテッドファン無人航空システム用のハイブリッド動力
KR101451646B1 (ko) * 2014-07-16 2014-10-16 (주)테크맥스텔레콤 다기능 덕트형 무인비행체

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010137844A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Honeywell Internatl Inc ダクテッドファン無人航空システム用のハイブリッド動力
KR101451646B1 (ko) * 2014-07-16 2014-10-16 (주)테크맥스텔레콤 다기능 덕트형 무인비행체

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102013065B1 (ko) 2018-04-02 2019-08-21 배대원 진동소음 저감장치를 구비한 엔진형 하이브리드 드론

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170018671A (ko) 2017-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101820420B1 (ko) 하이브리드 드론 시스템
US10647419B1 (en) Unmanned aerial vehicle configuration
EP3225541B1 (en) Weight-shifting coaxial helicopter
EP2780227B1 (en) Apparatus for vertical/short takeoff and landing
US10994841B2 (en) Electric JetPack device
RU2724006C1 (ru) Летательный аппарат
US20170015417A1 (en) Multi-Propulsion Design for Unmanned Aerial Systems
US20160347447A1 (en) Vertical take-off aircraft
US20170247107A1 (en) Rotary-wing vehicle and system
US11021242B2 (en) Apparatus for providing rail-based vertical short takeoff and landing and operational control
US20170253325A1 (en) Unmanned aerial vehicle (uav) and a method of improving the performance thereof
US10017278B2 (en) Gyroscopic orbiter with vertical takeoff and vertical landing capabilities
JP2014240242A (ja) 垂直離着陸飛行体
US9849968B2 (en) Propeller
US8104707B1 (en) X-vane configuration in a ducted-fan aerial vehicle
JP7348619B2 (ja) 航空機
KR20190059588A (ko) 고효율 장거리용 드론
JP7201289B2 (ja) 回転ポール上の推進装置を有する回転翼航空機
CN105711837A (zh) 一种双涵道无人飞行器
Escareno et al. Modeling and global control of the longitudinal dynamics of a coaxial convertible mini-UAV in hover mode
RU2403182C1 (ru) Беспилотный авиационный комплекс
RU87141U1 (ru) Беспилотный авиационный комплекс
Wereley et al. Feasibility study of a smart submunition: Deployment from a conventional weapon
KR101084051B1 (ko) 덕트형 소형 비행로봇
KR20170070885A (ko) 드론의 로터 구동부 수납구조

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)