KR102136196B1 - 무인항공기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무인항공기에 관한 것으로서, 특히 열악한 환경에 의해 조난자의 구조가 지연될 경우 조난자가 구조 시까지 생존할 수 있도록 조난자에게 구호 물품이 수납된 생존함을 안전하게 낙하시킬 수 있도록 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터에 의해 회전하는 회전익들을 이용하여 이륙 또는 비행 가능한 무인항공기로서, 물품이 수납된 수납함과, 무인항공기의 본체 저면에 장착되어 수납함을 잠금 또는 잠금 해제하는 잠금부와, 수납함에 연결된 로프가 드럼에 감겨 드럼의 회전에 의해 수납함이 하향으로 이동 가능하도록 구성한 윈치를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

무인항공기{Unmanned aircraft}
본 발명은 무인항공기에 관한 것으로서, 특히 열악한 환경에 의해 조난자의 구조가 지연될 경우 조난자가 구조 시까지 생존할 수 있도록 조난자에게 구호 물품이 수납된 생존함을 안전하게 낙하시키거나 택배 물품 등을 받는 자에게 안전하게 전달할 수 있게 구성한 것이다.
무인항공기는 지상에서 운전자가 무선전파를 이용하여 조정할 수 있는 항공기로서, 활주이착륙형과 수직이착륙형으로 구분된다.
최근에는 활주로가 필요치 않는 수직이착륙형 무인항공기의 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 카메라, 센서, 통신시스템 등이 탑재되어 약 25g부터 1200kg까지 무게와 크기도 다양하다.
수직이착륙형 무인항공기는 군사용도로 처음 생겨났지만 최근엔 고공 촬영과 배달 등으로 확대되고 있으며, 농약을 살포하거나, 공기질을 측정하는 등 다방면에 활용되고 있다.
무인항공기의 기술 개발에 따라 다양한 산업분야에 적용되고 있으며, 그 중 산악 조난자를 구조하기 위한 수색용 무인항공기 또는 조난자에게 구호 물품을 전달하는 구조용 무인항공기가 개발되고 있다.
험준한 산악에서 조난자가 발생할 경우, 구조자가 조난자의 위치까지 이동하기가 쉽지 않고, 조난자의 위치를 찾기에도 상당한 어려움이 있다.
구조용 헬기를 이용하여 구조활동을 수행함에 있어서도, 산악 지형 또는 기후의 조건에 의해 즉각적으로 구조활동을 수행하지 못하는 경우가 종종 발생한다.
이런 경우를 대비하여 조난자가 차후 구조될 때까지 생존할 수 있도록 무인항공기를 이용하여 생존에 필요한 구호 물품을 조난자에게 제공할 수 있는 무인항공기를 개발하고 있다.
한편, 무인항공기는 회전익을 이용하여 비행하기 때문에 바람에 큰 영향을 받게 되며, 산악 지형과 같이 바람의 방향 및 기후가 급변하는 곳에서는 무인항공기를 이용하여 중량의 생존함을 조난자에게 공수하기에 어려움이 있다.
또한 조난자가 이동이 어려운 상황에서는 조난자가 위치한 지점까지 무인항공기를 근접 비행시킨 후 생존함을 조난자에게 전달하는 것이 중요하지만, 산악 지형과 같이 높은 나무가 많은 지역에서는 무인항공기를 조난자까지 근접 비행하기 어려워 생존함을 조난자에게 정확하게 전달할 수 없다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0040446호(2017.04.13)
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 중량의 생존함을 싣고 안정적으로 비행하여 조난자가 위치한 지점에 정확하게 생존함을 낙하하여 전달할 수 있도록 구성한 무인항공기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터에 의해 회전하는 회전익들을 이용하여 이륙 또는 비행 가능한 무인항공기로서, 물품이 수납된 수납함과, 무인항공기의 본체 저면에 장착되어 수납함을 잠금 또는 잠금 해제하는 잠금부와, 수납함에 연결된 로프가 드럼에 감겨 드럼의 회전에 의해 수납함이 하향으로 이동 가능하도록 구성한 윈치를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 잠금부는, 하향으로 개방부가 형성된 원형 구조의 잠금 지지대와, 일측에 개방부가 형성되며 잠금 지지대를 따라 선회하는 잠금 레버와, 잠금 레버를 선회시키는 모터를 포함하며, 모터의 작동에 의해 선회하는 잠금 레버의 개방부와 잠금 지지대의 개방부가 대응할 경우 잠금 해제되고, 잠금 레버가 잠금 지지대의 개방부를 폐쇄할 경우 잠금된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 잠금 레버는 상호 마주하는 길이 중 모터의 축이 연결된 길이는 직선 구조이고, 다른 한 쪽의 길이는 잠금 지지대의 곡률반경으로 만곡된 구조이다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수납함에는 고리가 형성되며, 고리는 잠금 레버의 개방부 안쪽에 끼워진 상태로, 선회하는 잠금 레버에 의해 잠금 또는 잠금 해제된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 잠금부는 본체 저면에 3개 이상 설치된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 윈치는, 로프가 감겨진 드럼과, 드럼의 외주면에 형성된 핀홀과, 로프의 끝단에 고정되며 핀홀에 삽입되는 핀과, 드럼을 회전시키는 모터를 포함하며, 로프가 드럼에서 풀린 상태에서 핀홀이 하향으로 위치하면 수납함의 하중에 의해 핀이 핀홀에서 뽑힌다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무인항공기는 중량의 생존함을 싣고 어떤 비행 모드에서도 생존함이 무인항공기 본체에서 분리되지 않도록 구성되며, 조난자가 위치한 지점에서 잠금 해제하여 생존함을 조난자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무인항공기는 생존함이 잠금 해제된 상태에서 생존함이 윈치의 와이어로프를 통해 서서히 하강하도록 구성함으로써, 숲 속의 울창한 나무 상부에 무인항공기가 정지 비행하고 있는 상태에서 나무들 사이로 생존함을 하향 이동시켜 조난자에게 구호 물품을 정확하게 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무인항공기를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 무인항공기의 분해 사시도이며,
도 3은 도 2에 도시된 잠금부에 생존함의 고리가 걸쳐진 상태를 나타낸 개념도이고,
도 4는 도2에 도시된 잠금부 모터의 작동에 의해 잠금해제된 상태의 잠금부를 나타낸 개념도이다.
도 5는 잠금 해제된 상태에서 생존함이 윈치 와이어에 매달린 상태를 나나타낸 사시도이고,
도 6은 윈치 드럼이 회전하여 생존함이 하향으로 이동하는 상태를 나타낸 개념도이며,
도 7은 드럼에서 핀이 분리되는 과정을 나타낸 개념도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 무인항공기의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도면에서, 도 1은 본 발명에 따른 무인항공기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 무인항공기의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 잠금부에 생존함의 고리가 걸쳐진 상태를 나타낸 개념도이고, 도 4는 도2에 도시된 잠금부 모터의 작동에 의해 잠금해제된 상태의 잠금부를 나타낸 개념도이다. 그리고 도 5는 잠금 해제된 상태에서 생존함이 윈치 와이어에 매달린 상태를 나나타낸 사시도이고, 도 6은 윈치 드럼이 회전하여 생존함이 하향으로 이동하는 상태를 나타낸 개념도이며, 도 7은 드럼에서 핀이 분리되는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무인항공기(100)는 그 본체(101)에서 방사형으로 배치된 암(103)들과, 각각의 암(103) 끝단에 장착되는 모터(107)와, 모터(107)에 장착되어 회전하는 회전익(105)을 포함하며, 모터(107)의 작동에 필요한 축전지는 본체(101)의 상부에 장착되어 무인항공기(100)가 이륙하거나 비행함에 필요한 모터(107)의 동력원으로 사용된다.
한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(101)의 저면 가장자리에는 4개의 잠금부(110)가 설치된다. 여기에서 잠금부(110)는 최소 3개 이상 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본체(101)의 저면에는 윈치(120)가 설치되며, 윈치(120)의 아래에는 생존함(130)이 잠금부(110)에 의해 잠금된 상태로 고정된다.
이와 같이 구성된 무인항공기(100)는 산악 지형에서 조난자가 발생하였을 경우 조난자의 상부로 신속하게 이동한 후 조난자의 구조 전까지 생존할 수 있도록 생존에 필요한 구호 물품이 수납된 생존함(130)을 조난자에게 공급한다.
무인항공기(100)에 장착된 생존함(130)을 조난자에게 전달하기 위해서는 안정적인 비행 및 생존함(130)의 정확한 낙하가 가능하여야 한다.
아래에서는 본 발명에 따른 무인항공기에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
무인항공기 본체(101)의 저면에 설치되는 잠금부(110)는 육면체 구조 또는 가방 형태의 생존함(130)을 안정적으로 고정하여 비행할 수 있도록 생존함(130)의 4꼭짓점과 대응하는 부분에 각각 설치된다.
잠금부(110)는 본체(101)의 저면에 고정된 고정프레임(112)에 장착된다.
구체적으로 잠금부(110)는 고정프레임(112)에 고정된 마운트(113)에 조립되며 하향으로 개방된 원형 구조의 잠금 지지대(115)와, 잠금부(110)의 모터(111)에 의해 선회하면서 잠금 지지대(115)의 개방부(116)를 폐쇄하거나 개방하는 U자형 잠금 레버(117)를 포함한다.
잠금부(110)의 모터(111)는 잠금 지지대(115)의 중심에 위치하며 모터(111)의 축에는 잠금 레버(117)의 일단이 고정된다. 따라서 모터(111)의 구동에 의해 잠금 레버(117)는 잠금 지지대(115)를 따라 선회하면서 잠금 지지대(115)의 하향 개방부(116)를 개방하거나 또는 폐쇄하게 된다.
이때 잠금 레버(117)가 잠금 지지대(115)의 개방부(116)를 폐쇄하였을 경우, 잠금 지지대(115)는 잠금 레버(117)에 의해 폐쇄된 원형을 형성하면서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 생존함(130)의 고리(131)가 잠금 레버(117)의 안쪽에 끼워지게 된다.
이와 같은 구조의 잠금부(110)로 생존함(130)을 잠금함에 따라 무인항공기(100)가 뒤집히거나 지면과 수직하게 위치하더라도 생존함(130)의 잠금이 해제되지 않게 된다.
잠금 지지대(115)와 잠금 레버(117)의 구성이 조합되어 폐쇄된 원형 구조로 생존함(130)의 고리(131)를 잠금함에 따라 중량의 생존함(130)을 싣고 비행함에 있어 안정적인 비행이 가능하다.
U자 구조의 잠금 레버(117)에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상호 마주하는 길이(L1, L2) 중 모터(111)의 축이 직선 구조의 길이(L1) 중간에 연결되고, 다른 한 쪽의 길이(L2)는 잠금 지지대(115)의 곡률반경으로 만곡된 구조를 갖는다.
따라서 잠금부(110)의 모터(111)가 작동할 경우, 잠금 레버(117)의 만곡된 길이(L2)는 잠금 지지대(115)를 따라 선회하게 되고, 잠금 레버(117)의 일측에 형성된 개방부(118)와 잠금 지지대(115)의 하향 개방부(116)가 대응하게 위치할 경우 잠금 해제된다.
한편, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 4개의 잠금부(110)의 안쪽에는 윈치(120)가 장착된다.
윈치(120)는 하향으로 개방된 윈치 박스(121)와, 윈치 박스(121)의 안쪽에 위치하는 드럼(125)과, 드럼(125)에 연결되어 드럼(125)을 회전시키는 모터(129)를 포함한다. 특히 본 발명에 따른 무인항공기(100)의 드럼(125)에는 그 끝단 외주면에 핀홀(125H)이 형성되고, 생존함(130)에서 연결된 와이어로프(126)의 끝단에 고정된 핀(125P)이 드럼(125)의 핀홀(125H)에 삽입된 상태로 와이어로프(126)가 드럼(125)에 감겨 위치한다.
이와 같은 구성에 있어서, 잠금부(110)들이 동시에 잠금 해제되면 생존함(130)은 와이어로프(126)에 매달린 상태로 위치한다.
그리고 윈치(120)의 모터(129)가 작동하면 드럼(125)이 회전하면서, 드럼(125)에 감긴 와이어로프(126)가 풀려 생존함(130)은 하향으로 이동하고, 드럼(125)에 감긴 와이어로프(126)가 모두 풀린 상태에서 핀홀(125H)이 하향으로 위치하면 핀홀(125H)에서 핀(125P)이 생존함(130)의 무게에 의해 빠지면서, 생존함(130)은 낙하하게 된다.
생존함(130)을 잠금부(110)의 잠금 해제만으로 낙하하지 않고, 생존함(130)이 와이어로프(126)에 매달린 상태로 하향으로 이동하고 핀(125P)이 빠지면서 낙하하도록 구성함에 따라 생존함(130)을 조난자의 위치에 정확하게 낙하할 수 있다는 장점이 있다.
만약 4개의 잠금부(110)가 동시에 잠금 해제되지 않고 어느 한 쪽의 잠금부가 이물질 등에 의해 늦게 작동할 경우, 생존함(130)의 무게가 편심되면서 무인항공기(100)의 위치 제어가 불량하게 되고, 이 상태에서 생존함(130)이 낙하할 경우 생존함(130)을 원하는 지점에 정확하게 낙하시킬 수 없다는 단점이 있다.
특히 숲 속과 같이 높게 자란 나무가 무성하게 존재할 경우, 무인항공기(100)가 조난자 근처까지 근접 비행할 수 없어 높은 위치에서 생존함(130)을 낙하하여야 하지만, 본 발명에서는 와이어로프(126)에 생존함(130)을 메달아 하향 이동시킬 경우, 무인항공기(100)는 나무의 상부에 위치하면서도 생존함(130)은 나뭇가지 아래에 위치시킬 수 있어 조난자의 근처까지 생존함(130)을 위치한 상태에서 낙하하여 조난자에게 생존함(130)을 전달할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 윈치 박스(121)의 상부에는 무인항공기(100)의 저면에 장착할 수 있는 후크(122)가 장착된다.
앞에서는 본 발명에 따른 무인항공기를 산악 구조용 무인항공기로 설명하고 있으나, 이는 한 예 일뿐 본 발명의 무인항공기를 산악 구조용만으로 한정하지는 않는다.
본 발명에 따른 무인항공기를 택배용으로 이용할 경우, 생존함을 대신하여 수납함에 택배 물품을 수납하고, 물품을 받는 자에게 앞서 설명하고 있는 방식과 동일하게 물품을 전달할 수도 있다.
100 : 무인항공기
101 : 본체
110 : 잠금부
112 : 고정프레임
113 : 마운트
115 : 잠금 지지대
116, 118 : 개방부
117 : 잠금 레버
120 : 윈치
121 : 윈치 박스
122 : 후크
125 : 드럼
125H : 핀홀
125P : 판
126 : 와이어로프
129 : 모터
130 : 생존함
131 : 고리

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 모터(107)에 의해 회전하는 회전익(105)들을 이용하여 이륙 또는 비행 가능한 무인항공기로서,
    물품이 수납된 수납함과,
    무인항공기의 본체(101) 저면에 장착되어 수납함을 잠금 또는 잠금 해제하는 잠금부(110)와,
    수납함에 연결된 로프(126)가 드럼(125)에 감겨 드럼(125)의 회전에 의해 수납함이 하향으로 이동 가능하도록 구성한 윈치(120)를 포함하며,
    잠금부(110)는, 하향으로 개방부(116)가 형성된 원형 구조의 잠금 지지대(115)와, 일측에 개방부(118)가 형성되며 잠금 지지대(115)를 따라 선회하는 잠금 레버(117)와, 잠금 레버(117)를 선회시키는 모터(111)를 포함하며, 모터(111)의 작동에 의해 선회하는 잠금 레버(117)의 개방부(118)와 잠금 지지대(115)의 개방부(116)가 대응할 경우 잠금 해제되고, 잠금 레버(117)가 잠금 지지대(115)의 개방부(116)를 폐쇄할 경우 잠금되는 것을 특징으로 하는 무인항공기.
  3. 제2항에 있어서,
    잠금 레버(117)는 상호 마주하는 길이(L1, L2) 중 모터(111)의 축이 연결된 길이(L1)는 직선 구조이고, 다른 한 쪽의 길이(L2)는 잠금 지지대(115)의 곡률반경으로 만곡된 구조인 것을 특징으로 하는 무인항공기.
  4. 제2항에 있어서,
    수납함에는 고리(131)가 형성되며, 고리(131)는 잠금 레버(117)의 개방부(116) 안쪽에 끼워진 상태로, 선회하는 잠금 레버(117)에 의해 잠금 또는 잠금 해제되는 것을 특징으로 하는 무인항공기.
  5. 제4항에 있어서,
    잠금부(110)는 본체(101) 저면에 3개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 무인항공기.
  6. 모터(107)에 의해 회전하는 회전익(105)들을 이용하여 이륙 또는 비행 가능한 무인항공기로서,
    물품이 수납된 수납함과,
    무인항공기의 본체(101) 저면에 장착되어 수납함을 잠금 또는 잠금 해제하는 잠금부(110)와,
    수납함에 연결된 로프(126)가 드럼(125)에 감겨 드럼(125)의 회전에 의해 수납함이 하향으로 이동 가능하도록 구성한 윈치(120)를 포함하며,
    윈치(120)는, 로프(126)가 감겨진 드럼(125)과, 드럼(125)의 외주면에 형성된 핀홀(125H)과, 로프(126)의 끝단에 고정되며 핀홀(125H)에 삽입되는 핀(125P)과, 드럼(125)을 회전시키는 모터(111)를 포함하며, 로프(126)가 드럼(125)에서 풀린 상태에서 핀홀(125H)이 하향으로 위치하면 수납함의 하중에 의해 핀(125P)이 핀홀(125H)에서 뽑히는 것을 특징으로 하는 무인항공기.
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