KR102097654B1 - 시동부를 구비한 동축 반전 드론 - Google Patents

시동부를 구비한 동축 반전 드론 Download PDF

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Abstract

프레임의 주변부에 마련되고, 각각의 모터로 구동되는 서브 프로펠러가 복수로 설치되는 전기 구동 프로펠러부; 내연 기관 및 상기 내연 기관에 연결되며 상호 역회전하는 제1 프로펠러 및 제2 프로펠러를 구비하는 동축 반전 프로펠러부; 상기 내연 기관을 시동시키는 시동부; 를 포함하는 동축 반전 드론이 기재된다.

Description

시동부를 구비한 동축 반전 드론{Coaxial Reversal Drones including starter}
본 발명은 상호 역방향으로 회전하는 프로펠러의 회전을 위하여 시동부를 구비한 동축 반전 드론에 관한 것이다.
드론은 프로펠러의 회전에 의해 공중에 뜰 수 있으며, 무선 전파의 유도에 의해서 비행될 수 있다.
드론은 원거리에서 원격 조정되므로, 제어가 용이하도록 설계된다. 일 예로, 드론에는 복수의 프로펠러 및 복수의 모터가 마련될 수 있다.
복수로 마련된 모터로 인해 전력의 소비가 크므로, 일반적으로 드론의 비행 시간은 매우 짧은 편이다.
본 발명은 장시간 비행할 수 있고 이륙 하중이 증가된 동축 반전 드론을 제공하기 위하여 프로펠러의 추진을 위한 엔진을 구비하고, 엔진의 시동을 걸기위한 시동부를 구비한 동축 반전 드론을 제공한다.
본 발명의 동축 반전 드론은, 프레임의 주변부에 마련되고, 각각의 모터로 구동되는 서브 프로펠러가 복수로 설치되는 전기 구동 프로펠러부; 내연 기관 및 상기 내연 기관에 연결되며 상호 역회전하는 제1 프로펠러 및 제2 프로펠러를 구비하는 동축 반전 프로펠러부; 상기 내연 기관을 시동시키는 시동부; 를 포함한다.
서브 프로펠러는 모터에 의하여 구동되므로 많은 양력을 얻기 위하여는 모터 및 배터리의 용량 증대가 필요하고, 이에 의하여 드론의 중량이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 내연 기관에 의하여 회전되는 동축 반전 프로펠러부를 구비하며, 엔진의 구동력에 의하여 양력을 획득하므로 가벼운 중량에 불구하고 많은 이륙 하중을 가질 수 있다.
배터리의 중량이 최소화되며 내연 기관의 연료만 주입되면 비행 가능하므로 비행 시간도 기존의 전기 구동식 드론에 비하여 획기적으로 증대될 수 있다.
한편, 내연 기관을 시동을 걸 수 있는 수단도 필요한데, 본 발명은 엔진과 동축 반전 프로펠러가 서로 연결되어 있을 때, 여기에 연결되는 시동용 베벨 기어를 구비하므로 간단히 손으로 시동을 걸 수 있는 장점이 있다.
따라서, 엔진의 시동을 위한 별도의 배터리나 장치가 필요없으므로 간단한 구조로 가벼운 중량의 시동부를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 동축 반전 드론의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 동력 전달부를 도시한 측면도이다.
본 발명은 전기에 의하여 구동되는 서브 프로펠러(110)에 의하여 비행 제어력을 얻고, 내연 기관(203)에 의하여 회전되는 또 다른 프로펠러인 메인 프로펠러에 의하여 이륙 하중을 얻으므로 이륙 중량이 획기적으로 증대되고, 비행 시간이 크게 늘어날 수 있다.
현재까지의 기술로도 배터리의 전기 저장 효율이나 모터(120)의 구동력 변환 효율은 연료 연소에 의한 내연 기관(203)에 미치지 못한다. 중량의 측면에서 볼 때에도, 배터리의 중량은 자신이 발휘할 수 있는 총 힘에 비하여 과도한 편이다.
본 발명의 드론은 내연 기관(203)의 연료 연소에 의하여 양력을 확보하므로 이륙 중량이 순수 전기식과 비교할 수 없이 좋다. 엔진에 의하여 프로펠러를 회전시킬 때 반작용으로 프레임(140)이 역회전될 수 있는데 본 발명은 간단한 구조에 의하여 상호 역회전되는 동축 반전 프로펠러부(200)를 구비한다. 따라서, 제1 프로펠러(210a) 및 제2 프로펠러(210b)가 회전하여도 프레임(140)의 비행 자세를 흐트러뜨리는 반작용이 없으므로 서브 프로펠러(110)를 구동하는 모터(120)에 부하를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명은 전기 구동 프로펠러부와 동축 반전 프로펠러부(200)를 구비한다.
전기 구동 프로펠러부는 프레임(140)의 주변부에 마련될 수 있다. 프레임(140)의 주변부 방향으로 연결부(130)가 연장될 수 있다. 각각의 연결부(130)의 단부에는 모터(120)가 마련될 수 있다. 각각의 모터(120)는 각각의 서브 프로펠러(110)를 회전시킬 수 있다. 서브 프로펠러(110)는 드론의 비행 방향이나 자세를 조정할 수 있다.
동축 반전 프로펠러부(200)는 내연 기관(203)에 의하여 회전되며 비행 양력을 획득하는 수단이다. 내연 기관(203)에 연결되며 상호 역회전하는 제1 프로펠러(210a) 및 제2 프로펠러(210b)가 마련될 수 있다.
내연 기관(203)은 알코올, 가솔린, 디젤, 등유 등 다양한 화석 연료에 의하여 구동될 수 있다. 대형의 내연 기관(203)은 시동을 위한 시동 모터(120)와 배터리를 별도로 구비하지만, 본 발명의 드론은 비행체이므로 내연 기관(203)의 배기량이 수십~수백 CC에 불과하고, 시동 모터(120)에 의하여 시동될 정도로 시동 부하가 크지 않다.
본 발명은 손으로 회전시켜 내연 기관(203)을 시동시킬 수 있도록 시동부(209)를 구비하며, 시동부(209)는 내연 기관(203)의 동력 전달부에 연결되고 복잡한 구조없이 간단하게 시동부 샤프트(206)와 시동부 베벨 기어(232)만 추가하는 것으로도 내연 기관(203)의 동력 전달부에 연결될 수 있다.
손으로 회전되는 시동부(209)는 프레임(140)의 외곽 또는 전기 구동 프로펠러부의 외곽에 노출되며, 사용자는 회전하는 부품들에 의하여 안전 사고의 염려없이 안전하게 드론의 바깥쪽 위치에서 내연 기관(203)에 시동 부하를 제공할 수 있다.
동축 반전 프로펠러부(200)는 서로 반대 방향으로 회전하는 적어도 두 개의 프로펠러를 구비할 수 있다.
동축 반전 프로펠러부(200)는 프레임(140)에 착탈될 수 있다. 이륙 중량이나 비행 시간의 증가가 많이 필요하지 않으면 동축 반전 프로펠러부(200)는 전기 구동 프로펠러부에서 제거하고, 전기 구동 프로펠러부의 힘 만으로 비행할 수 있다.
많은 이륙 중량과 증가된 비행 시간이 필요하면 연료 및 동축 반전 프로펠러부(200)를 장착할 수 있다. 동축 반전 프로펠러부(200)는 양력만 제공하며 자세 제어는 전기 구동 프로펠러부가 맡는다.
도시하지는 않았지만, 동축 반전 프로펠러부(200)는 일방향으로 기울일 수 있는 틸팅 수단이 마련되면 동축 반전 프로펠러부(200)에 의하여 드론의 추진력까지 얻을 수 있다. 이 경우 비행 거리가 길어지는 경우에 본 발명의 내연 기관(203)에 의하여 구동되는 동축 반전 프로펠러부(200)를 장착할 수 있다.
동축 반전 프로펠러부(200)는 전기 구동 프로펠러부의 프레임(140)에 착탈되는 브라켓(201)을 구비할 수 있다. 내연 기관(203)은 브라켓(201)에 설치될 수 있다. 내연 기관(203)과 메인 프로펠러를 연결하는 동력 전달부가 마련될 수 있다. 동력 전달부는 내연 기관(203)에 제1 프로펠러(210a) 및 제2 프로펠러(210b)를 상호 역회전할 수 있도록 연결한다.
동력 전달부의 상세 구조는 도 2에 자세히 예시된다. 이는 일 실시예일 뿐 본 발명이 반드시 도 2의 동력 전달부에 국한되지는 않는다.
내연 기관(203)에 의하여 회전되는 엔진 샤프트(205)가 마련된다. 엔진 샤프트(205)에 연결된 엔진 베벨 기어(231)가 마련되고, 제1 프로펠러(210a)에 연결되는 제1 회전축(211a)과, 제1 회전축(211a)에 연결되는 제1 프로펠러용 베벨 기어(240a)와, 제2 프로펠러(210b)에 연결되는 제2 회전축(211b)과, 제2 회전축에 연결되는 제2 프로펠러용 베벨 기어(240b)가 마련될 수 있다.
이는 마치 자동차의 후륜에 설치되는 차동 기어와 유사한 구조이다.
제1 프로펠러용 베벨 기어(240a)와 제2 프로펠러용 베벨 기어(240b)는 엔진 베벨 기어(231)에 맞물릴 수 있다. 엔진 베벨 기어(231)가 회전하면 제1 프로펠러용 베벨 기어(240a)와 제2 프로펠러용 베벨 기어(240b)는 상호 역회전되고, 제1 프로펠러(210a)와 제2 프로펠러(210b)가 역방향으로 회전되며 프레임(140)에 대한 반작용없이 양력을 얻을 수 있다.
다음은 시동부(209)의 구조에 대하여 설명한다.
시동부(209)에 연결된 시동부 베벨 기어(232)가 마련될 수 있다. 시동부 베벨 기어(232)는 제1 프로펠러용 베벨 기어(240a) 및 제2 프로펠러용 베벨 기어(240b)에 맞물릴 수 있다. 시동부(209)를 손으로 회전시키면 시동부 베벨 기어(232)가 회전될 수 있다. 시동부 베벨 기어(232)가 회전되면 제1 프로펠러용 베벨 기어(240a) 및 제2 프로펠러용 베벨 기어(240b)가 상호 역회전될 수 있다. 제1 프로펠러용 베벨 기어(240a) 또는 제2 프로펠러용 베벨 기어(240b)가 회전되면 엔진 베벨 기어(231)가 회전되고, 엔진 베벨 기어(231)가 회전되면 내연 기관(203)이 회전되며 시동이 걸릴 수 있다.
110...서브 프로펠러 120...모터
130...연결부 140...프레임
200...동축 반전 프로펠러부 201...브라켓
203...내연 기관 205...엔진 샤프트
206...시동부 샤프트 209...시동부
210a...제1 프로펠러 210b...제2 프로펠러
211a...제1 회전축 211b...제2 회전축
231...엔진 베벨 기어 232...시동부 베벨 기어
240a...제1 프로펠러용 베벨 기어 240b...재2 프로펠러용 베벨 기어

Claims (4)

  1. 프레임의 주변부에 마련되고, 각각의 모터로 구동되는 서브 프로펠러가 복수로 설치되는 전기 구동 프로펠러부;
    내연 기관 및 상기 내연 기관에 연결되며 상호 역회전하는 제1 프로펠러 및 제2 프로펠러를 구비하는 동축 반전 프로펠러부;
    상기 내연 기관을 시동시키는 시동부;
    를 포함하고,
    상기 동축 반전 프로펠러부는,
    상기 전기 구동 프로펠러부의 상기 프레임에 연결되는 브라켓과,
    상기 브라켓에 설치되는 상기 내연 기관과,
    상기 내연 기관에 상기 제1 프로펠러 및 상기 제2 프로펠러를 상호 역회전할 수 있도록 연결하는 동력 전달부를 구비하는 동축 반전 드론.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전달부는,
    상기 내연 기관에 의하여 회전되는 엔진 샤프트와,
    상기 엔진 샤프트에 연결된 엔진 베벨 기어와,
    상기 제1 프로펠러에 연결되는 제1 회전축과,
    상기 제1 회전축에 연결되는 제1 프로펠러용 베벨 기어와,
    상기 제2 프로펠러에 연결되는 제2 회전축과,
    상기 제2 회전축에 연결되는 제2 프로펠러용 베벨 기어를 포함하고,
    상기 제1 프로펠러용 베벨 기어와 상기 제2 프로펠러용 베벨 기어는 상기 엔진 베벨 기어에 맞물리며,
    상기 엔진 베벨 기어가 회전하면 상기 제1 프로펠러용 베벨 기어와 상기 제2 프로펠러용 베벨 기어는 상호 역회전되는 동축 반전 드론.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시동부에 연결된 시동부 베벨 기어가 마련되고,
    상기 시동부 베벨 기어는 상기 제1 프로펠러용 베벨 기어 및 상기 제2 프로펠러용 베벨 기어에 맞물리며,
    상기 시동부를 손으로 회전시키면 상기 시동부 베벨 기어가 회전되고,
    상기 시동부 베벨 기어가 회전되면 상기 제1 프로펠러용 베벨 기어 및 상기 제2 프로펠러용 베벨 기어가 상호 역회전되며,
    상기 제1 프로펠러용 베벨 기어 또는 상기 제2 프로펠러용 베벨 기어가 회전되면 상기 엔진 베벨 기어가 회전되고,
    상기 엔진 베벨 기어가 회전되면 상기 내연 기관이 회전되는 동축 반전 드론.
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