KR102054161B1 - 다목적 비행체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 프로펠러(11)와 엔진을 탑재한 기계부(10)가 설치된 프레임(Frame)(1)과, 프레임(1)에 결합된 캐빈(2; Cabin)으로 구성되고,
상기 프레임(1)은 상하부의 원형판(101,102)과 상하 원형판(101, 102)을 연결하는 굴곡지주(111, 112, 113, 114)로 구성되고 길이가 변하도록 출몰이 가능하게 설치되는 2개 이상 4개의 아암(12; arm)을 가지며, 각 아암(12)의 선단에 상기의 프로펠러(11)가 출몰 자유롭게 설치되며, 캐빈(2)은 둘레에 원형의 판체(3)를 가지며, 또 캐빈(2)의 앞뒤와 좌우 선단에 설치되는 4개의 연결구(21)를 가지며, 연결구(21)의 선단은 프레임(1)의 레일(13)에 설치되어 캐빈(21)의 회동을 안내하는 것을 특징으로 하는 다목적 비행체를 제공하여 상승 하강 작용은 물론 전후진 작용을 자유롭게 하여, 공중, 지상 및 수상 어디에서나 사용할 수 있게 함과 동시에 비행체의 상승이나 하강 시 비행 각도 여하에 불구하고 캐빈(2)이 수평을 유지할 수 있게 하고 필요에 따라 양력을 제공할 수 있게 하는 다목적 비행체를 제공할 수 있게 하는 것임.

Description

다목적 비행체
본 발명은 다목적 유인 비행체에 관한 것으로. 특히, 드론(Drone)에서 흔히 볼 수 있는 바와 같이 다수개의 직승 프로펠러를 가지는 것으로 몸체 중앙부에 조종사가 들어가는 캐빈을 구비하여서 되는 비행체에 관한 것이다.
인간의 속성상 무리를 지어 도시를 형성해 살면서 극히 제한된 면적인 도로위만을 공유해서 모든 산업 활동과 인간 자체의 이동 수단을 함께 하고 있는 육상교통은 이미 포화상태를 지나 교통 체증, 공해, 번번한 사고로 인한 인명과 재산의 피해를 야기하고 있다. 그리고, 위로 하늘의 길을 날아다니는 비행체들은 활주로, 격납고 그리고 무엇보다도 추락 시 거의 전멸에 가까운 높은 치사율 때문에 잠재해 있는 공포감, 대중화되기엔 아직 요원한 현실을 목도하면서,
1, 지상교통수단보다 더 안전성이 있고,
2, 활주로가 필요치 않아 개인주택의 뒤뜰에도 이륙이나 착륙이 가능하고,
3, 연료소모도 적고,
4, 가격이 저렴하여 자동차를 살 수 있는 사람은 누구든지 살 수 있고,
5, 운행도 특별한 훈련이 요구되지 않아 보편화 될 수 있는
상기의 요건을 만족시키는 비행체를 만들 수 없겠는가? 하는 질문들을 안고 위의 모든 문제들을 거의 완벽하게 해결하고자 본 발명에 이르렀다.
기체(機體)와, 기체의 전후축(前後軸)을 포함하는 하나 또는 그 이상의 축에 설치되며 2∼5장의 회전날개를 가지는 프로펠러와, 상기 프로펠러를 회전시켜 프로펠러에 양력이 발생되게 하는 동력장치로 구성되는 비행체는 헬리콥터라는 이름으로 공지되어 왔다. 그런데 이와 같은 헬리콥터는 주 프로펠러로 양력을 얻게 하여 떠오르게 함과 동시에 주 프로펠러의 회전 각도를 경사지게 함으로서 기체가 비행방향으로의 추진력을 얻게 한다. 따라서 이러한 헬리콥터는 앞으로의 진행 속도가 느린 결점이 있으며, 특히 기체 자체는 양력을 발생시키지 아니하는 결점이 있다. 이와 같이 주 프로펠러에 의하여 양력과 추진력을 함께 얻게 되는 헬리콥터는 프로펠러의 길이가 길어야 하므로 넓은 크기의 이착륙장을 필요로 하며 넓은 격납고를 필요로 하는 결점이 있다. 뿐만 아니라 종래의 비행체는 추락에 대비한 안전장치를 구비하지 아니하려 추락 시 인명의 피해가 큰 결점이 있다.
이에 본 발명은, 프로펠러의 길이를 짧게 하여 이착륙장이나 격납고의 면적을 감소시킬 수 있게 하며, 프로펠러의 추진력을 강화하여 비교적 빠른 속도로 비행할 수 있게 하며, 조난 사고의 피해를 감소시킬 수 있게 하는 비행체를 제공하여야 한다는 과제를 해결하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
프로펠러와 엔진을 탑재한 기계부가 설치되는 프레임(Frame)과, 프레임 내부에 결합된 캐빈(Cabin)으로 구성되고,
상기 프레임은 길이가 변하도록 프레임으로부터 안팎으로 출몰이 가능하게 설치되는 2개 이상의 아암(arm)을 가지며, 각 아암의 선단에 절곡관절로 상기의 프로펠러가 설치되며,
캐빈은 캐빈의 앞뒤 선단과 좌우 선단에 설치되는 4개의 연결구를 가지며, 연결구의 선단은 프레임의 레일에 설치되어 캐빈의 회동을 안내하는 것을 특징으로 하는 다목적 비행체를 제공한다.
본 발명은 이에서 나아가, 캐빈의 둘레에 원형의 판체를 설치하여 판체 전후좌우부에 상기 연결구가 설치되게 하여서 된 비행체를 제공하며, 또한, 프레임은 양측에 출몰 가능한 날개를 가지게 하는 다목적 비행체를 제공한다.
또한, 본 발명은, 더 큰 수용 공간이 필요할 시는 프레임의 하부에 수용공간틀을 가지는 다목적 비행체를 제공한다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 프로펠러가 프레임으로부터 출몰이 가능하게 2개 이상의 다수개가 설치되어 있으므로 프로펠러를 비교적 작게 형성시킬 수 있으며 또 프로펠러가 설치된 아암을 내측으로 몰입시킴으로서 계류장이나 격납고에서의 점유 면적을 축소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 프로펠러의 설치 각도를 조절하여 프로펠러가 양력 향상이나 추진력 향상 중 선택된 작용을 수행할 수 있게 하여 충분한 양력을 가질 경우 프로펠러를 양력 향상 작용으로부터 추진력 증강의 작용으로 전환시켜 비행체의 전진 속도를 강화시킬 수 있게 하는 효과가 있다. 특히, 캐빈의 둘레에 설치된 원형의 판체는 양력을 발생할 수 있게 하는 효과가 있다. 캐빈 둘레의 원형 판체가 양력을 발생하게 되므로 프로펠러는 양력을 얻기 위한 회전보다는 추진력을 얻기 위한 회전으로의 동력을 사용할 수 있게 되어 비행체의 전진 속도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명은 캐빈이 수상에서 충분한 부력을 가질 수 있어 보트(Boat)로서의 기능을 수행할 수 있으며, 이 때, 캐빈의 둘레에 설치된 원형의 판체는 수중익의 기능을 가지게 하여 캐빈이 물위에 떠서 주행할 수 있게 하여 동력을 절감하면서도 고속으로 주행할 수 있게 할 수 있다.
무엇보다도 본 발명은, 추락 등과 같은 비상 시 프레임이 충격력을 흡수하여 낙하하는 캐빈 속의 탑승자의 안전도를 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도1은 본 발명에 있어서, 하부수용공간을 적용한 실시예의 측면도이다.
도2는 출몰 가능한 날개를 적용한 실시예의 평면도이다.
도3은 기계부를 생략한 프레임과 캐빈만을 도시한 요부사시도이다.
도4는 전후 좌우 각 2쌍씩 8개의 프로펠러를 설치한 본 발명의 다른 실시예의 평면도로서 일부 절취 단면도이다.
도5 내지 도9는 본 발명의 일 실시예의 3D모델링 도면이다.
이하, 본 도면에 사용되는 부호의 설명은 아래와 같다.
1. 프레임
101, 102. 원형판
111, 112, 113, 114 굴곡지주
10. 기계부
11. 프로펠러
12. 아암(arm)
121. 절곡관절
13. 레일
14. 날개
15. 수용공간틀
16. 스토퍼
2. 캐빈
21. 연결구
22. 와인딩 와이어
3. 판체
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 발명은, 프로펠러(11)와 엔진을 탑재한 기계부(10)가 설치되는 프레임(Frame)(1)과, 프레임(1) 내부에 결합된 캐빈(2; Cabin)으로 구성되고, 상기 프레임(1)은 상하부의 원형판(101,102)과 상하 원형판(101, 102)을 연결하는 굴곡지주(111, 112, 113, 114)로 구성되고, 길이가 변하도록 프레임으로부터 안팎으로 출몰이 가능하게 설치되는 2개 이상의 아암(12; arm)을 가지며, 각 아암(12)의 선단에 상기의 프로펠러(11)가 설치되며,
캐빈(2)은 캐빈(2)의 앞뒤 선단에 설치되는 연결구(21)를 가지며, 연결구(21)의 선단은 프레임(1)의 레일(13)에 설치되어 캐빈(2)의 회동을 안내하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 프레임(1)에 길이가 변하도록 프레임으로부터 안팎으로 출몰이 가능하게 설치되며 프로펠러(11)를 가지는 아암(12) 중 하나 이상의 아암(12)은 선단에 절곡관절(121)을 가져, 절곡관절(121)로 프로펠러(11)가 연결 설치되어 프로펠러(11)가 90도 까지 방향을 전환할 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 프레임(1)은 양측에 출몰 가능한 날개(14)를 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 캐빈(2)은 둘레에 원형의 판체(3)를 가지며, 상기의 연결구(21)가 판체(3)의 중심을 기준으로 전후 좌우 단부에 설치된 것임을 특징으로 하는 다목적 비행체를 가지는것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 프레임(1)의 레일(13)은 상하부에 스토퍼(16)를 가져서 캐빈(2)의 연결구(21)가 스토퍼(16)에 의해 제어되어 연결구(21)의 과도 회동이 방지되게 하며, 캐빈(2)의 앞뒤 방향 회동력을 제공하는 와인딩 와이어(22; Winding wire)가 연결구(21)와 프레임(1)을 연결하도록 설치된 것을 특징으로 하는 다목적 비행체를 제공한다.
발명의 실시를 위한 형태
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 지금까지 세상에 나온 비행체들인, 비행기 헬리콥터, 무인기(Drone) 등의 원리를 종합 취합해서, 이 모든 비행체들에 있어서의 가장 두려워하고 취약점인 안전 불안 염려를 감소시키고, 또 소형화(compact form)를 이룩함으로써 이륙이나 착륙 시 요구되는 소요면적을 최소하고, 에너지원을 화석 연료를 사용하는 엔진과 병행으로 고성능 배터리(High Capacity Battery)를 사용해서 화석 연료 사용 엔진(Engine)의 미작동시 배터리가 운행을 대체해 추락을 피함과 동시에 연료를 절약하며 공기오염을 줄이는 일석이조의 역할을 할 수 있도록 설계된다.
본 발명은, 도1에 도시된 바와 같이, 프로펠러(11)와 엔진을 탑재한 기계부(10)가 설치되는 프레임(Frame)(1)과, 프레임(1) 내부에 결합된 캐빈(2; Cabin)으로 구성되고, 상기 프레임(1)은, 화석 연료를 사용하는 엔진과 고성능 배터리를 이용하는 모터 장치등으로 되는 동력 장치를 포함하며(엔진을 포함한 동력장치의 상세한 도시와 설명은 생략함), 상부와 하부의 각 원형판(101, 102)과 상하 원형판(102, 102)을 연결하는 4개의 굴곡 지주(111, 112, 113, 114)로 구성되고, 출몰이 가능하게 설치되는 2개 이상의 아암(12; arm)을 가지며, 각 아암(12)의 선단에 상기의 프로펠러(11)가 설치되며, 프로펠러(11)는 4개 또는 8개가 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 프로펠러 중 좌우의 프로펠러는 양력을 일으키게 하고, 앞뒤의 프로펠러는 추진력을 담당하게 하는 것이 바람직하다.
캐빈(2)은 캐빈(2)의 앞뒤 선단에 설치되는 연결구(21)를 가지며, 연결구(21)의 선단은 프레임(1)의 레일(13)에 설치되어 캐빈(2)의 회동을 안내하게 하는것이 바람직하다.
캐빈(2)은 둘레에, 토성의 고리와 같은, 원형의 판체(3)가 설치되며, 판체(3)의 전후좌우 선단에 상기 연결구(21)가 설치되게 하는 것이 바람직하다. 연결구(21)에 의하여 프레임(1)의 레일(13)에 설치된 캐빈(2)은 판체(3)에 의하여 큰 양력을 제공받게 된다. 4개의 연결구(21)는, 캐빈(2)의 앞뒤가 승강할 경우 좌우측의 연결구(21)가 축의 기능을 수행하며, 캐빈(2)이 좌우로 회동할 경우 앞뒤의연결구(21)가 축의 기능을 수행하게 된다.
상기의 기계부(10)와 캐빈(2)은 분리 가능하게 결합될 수 있다. 기계부(10)와 캐빈(2)의 분리 가능 결합 구조는 일반적인 결합 구조가 선택 실시될 수 있으나, 첨부된 도면 도 1 에 도시된 바와 같이, 캐빈(2)의 프레임(1)에 축으로 설치되는 다수 개의 갈고리(20)가 기계부(10)의 바닥판을 걸어 붙잡게 구성될 수 있다. 이러한 갈고리 결합구조는 스키장에 설치된 리프트에 있어서의 케이블과 리프트의 결합구조로부터 용이하게 전용하여 실시될 수 있다.
상기 기계부(10)는, 화석 연료를 사용하는 엔진과 고성능 배터리를 이용하는 모터 장치를 포함한다(이들의 상세한 도시와 설명은 생략함).
부가적으로, 도1에 도시된 바와 같이, 프레임(1)이 그 하부에 수용공간틀(15)을 가지는 것을 특징으로 하는 다목적 비행체를 제공하여, 하부의 수용공간틀(15)을 화물적재용의 화물칸으로 사용할 수 있게 하며, 또는 환자 수송용이나 여객운송용의 객실칸으로 사용할 수 있게 하여 비행체의 용도를 다양화할 수 있게 한다.
또한, 프레임(1)은 도2에 도시된 바와 같이, 양측에 출몰 가능한 날개(14)를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 날개(14)는 일반 비행기에 있어서의 날개와 같이 양력을 제공하여 비행 중 날개(14)가 양력을 제공하게 함으로서 상기의 프로펠러(11)는 추진력만을 제공하게 할 수 있다. 따라서 본 발명은 비행 속도의 현저한 향상을 기대할 수 있게 한다. 또한, 날개(14)는 주행 시 좌우의 흔들림을 안정시키는 역할을 수행한다.
본 발명은 또한, 프레임(1)에 설치되는 캐빈(2)이 그 좌우 양단의 연결구를 축으로 앞뒤가 상하 방향으로 회동되어 캐빈의 수평 유지를 용이하게 하여 전방의 주시를 용이하게 할 뿐 아니라, 전진 비행 시 캐빈(2)의 바닥이 양력을 제공할 수 있도록 앞바닥을 양력 발생 적합 각도로 들어 올릴 수 있게 구성되어 양력의 보충을 가능하게 하는 다목적 비행체를 제공한다.
본 발명은 이에서 나아가, 프레임(1)에 길이가 변하도록 출몰이 가능하게 설치되며 프로펠러(11)를 가지는 아암(12) 중, 하나 이상의 아암(12)은 선단에 절곡관절(121)을 가져서, 절곡관절(121)로 프로펠러(11)가 연결 설치 된 것을 특징으로 하는 다목적 비행체를 제공한다.
이러한 절곡관절(121)은 프로펠러의 추진 방향을 임의로 변경할 수 있게 하여 프로펠러가 주로 양력을 얻게 할 수 있고 또는 주로 추진력을 얻게 할 수 있으며 양력과 추진력을 함께 얻을 수 있게 하는 등 힘의 작용 방향을 선택할 수 있게 한다. 예로서, 비행체가 상승하는 경우, 모든 프로펠러의 회전면이 수평이 되도록 정렬되며, 비행체가 전진하는 경우, 전부 또는 일부의 프로펠러가 전방추진을 위한 방향으로 절곡관절(121)이 절곡될 수 있다. 이는 요구되는 양력과 요구되는 추진속도에 따라 임의로 결정될 수 있어 효율적인 운영이 가능하다.
상기의 프로펠러(11)는 도2에서 도시된 바와 같이 4개가 설치될 수 있으나, 도4에 도시된 바와 같이, 전후좌우 각 2쌍씩 8개의 프로펠러가 설치될 수 있다.
프레임(1)의 레일(13)은 그 상하부에 스토퍼(16)를 가져서 캐빈(2)의 연결구(21)가 레일(13)에서의 과도 회동하는 것을 방지하여 연결구(21)가 레일(13)을 이탈하지 않게 하는 것이 바람직하다. 캐빈(2)이 그 좌우측의 연결구를 축으로 앞뒤 부위가 상하 방향으로 회동케 하는 회동력은, 앞뒤쪽의 연결구(21)와 프레임(1) 상하단을 연결하는 와인딩 와이어(22; Winding wire)를 감고 푸는 작업으로 얻을 수 있게 하는 것이 바람직하다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로,
본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다. 또한, 청구항 부호는 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 형상과 구조를 첨부된 도면에 한정한다는 뜻이 아니다.

Claims (5)

  1. 프로펠러(11)와 엔진을 탑재한 기계부(10)가 설치되는
    프레임(Frame)(1)과, 프레임(1) 내부에 결합된 캐빈(2; Cabin)으로 구성되고, 상기 프레임(1)은 상하부의 원형판(101,102)과 상하 원형판(101, 102)을 연결하는 굴곡지주(111, 112, 113, 114)로 구성되고, 길이가 변하도록 프레임으로부터 안팎으로 출몰이 가능하게 설치되는 2개 이상의 아암(12; arm)을 가지며, 각 아암(12)의 선단에 상기의 프로펠러(11)가 설치되며, 캐빈(2)은 캐빈(2)의 앞뒤 좌우 선단에 설치되는 연결구(21)를 가지며,
    연결구(21)의 선단은 프레임(1)의 레일(13)에 설치되어 캐빈(2)의 회동을 안내하는 것을 특징으로 하는 다목적 비행체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임(1)에 길이가 변하도록 프레임으로부터 안팎으로 출몰이 가능하게 설치되어 프로펠러(11)를 가지는 아암(12) 중 하나 이상의 아암(12)은 선단에 절곡관절(121)을 가져, 절곡관절(121)로 프로펠러(11)가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 다목적 비행체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임(1)은 양측에 길이가 변하도록 출몰이 가능한 날개(14)를 가지는 것을 특징으로 하는 다목적 비행체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐빈(2)은 둘레에 원형의 판체(3)를 가지며, 상기의 연결구(21)가 판체(3)의 중심을 기준으로 판체의 전후 좌우 단부에 설치된 것임을 특징으로 하는 다목적 비행체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    프레임(1)의 레일(13)은 상하부에 스토퍼(16)를 가져서 캐빈(2)의 연결구(21)의 회동이 스토퍼(16)에 의해 제어되게 하며, 캐빈(2)의 앞뒤 방향 회동력을 제공하는 와인딩 와이어(22; Winding wire)가 연결구(21)와 프레임(1)을 연결하도록 설치된 것을 특징으로 하는 다목적 비행체.
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