KR102172247B1 - 해상정찰 드론을 위한 충전시스템 - Google Patents

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Abstract

해상정찰 드론을 위한 충전시스템이 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 해상정찰 드론을 위한 충전시스템은, 해상에 부유하는 구조를 포함하고, 일측 내부에 드론안착선의 제3무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 안착선 충전모듈이 탑재되고, 상측 내부에 드론의 제1무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 드론 충전모듈이 탑재되며, 드론, 드론안착선 및 운용자와의 통신망 릴레이 역할을 수행하는 해상충전부; 하부면에 하방으로 볼록한 구조의 곡면구조가 형성되고, 상기 곡면구조 내부에 제1무선충전모듈이 장착되고, 상기 제1무선충전모듈은 자중에 의해 하방을 향하도록 힌지구조에 의해 장착되는 드론; 및 상부면에 드론의 하부면에 형성된 곡면구조와 대응되는 오목한 구조가 형성되고, 상기 오목한 구조 내부에 제1무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제2무선충전모듈이 내장되고, 내부에 제2무선충전모듈을 통해 전력을 공급할 수 있는 전력공급 배터리가 탑재되며, 일측면에 해상충전부의 안착선 충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제3무선충전모듈이 장착된 드론안착선;을 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 드론을 이용하여 원거리 해상정찰을 안정적으로 수행할 수 있는 드론 정찰 시스템을 제공할 수 있다.

Description

해상정찰 드론을 위한 충전시스템{Recharging System For Drone Ocean Reconnaissance Drone}
본 발명은 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원거리 해상정찰을 위한 드론을 위한 충전시스템에 관한 것이다.
조난자 탐색용 무인 비행체란, 비행체에 스스로 자신의 위치를 파악하고 이와 동시에 비행을 제어하는 프로그램을 탑재하여 위험에 처해있는 조난자를 무인으로 탐색하여 관제소에 알려주는 비행체를 말한다.
조난자 탐색을 위한 무인 비행체의 대표적인 예로서 셋 이상의 블레이드를 장착하여 공중 비행 가능한 구조의 드론을 들 수 있다.
상기 언급한 드론의 경우, 내장된 배터리의 용량과 무선 통신 가능 범위 내에서 정찰 임무를 수행할 수 있다.
경우에 따라서, 드론에 영상 촬영장비와 촬영된 영상 데이터를 운용자에게 송신할 수 있는 무선 송신모듈을 탑재할 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 인명 구조용 드론, 선박 및 관제서버와 정보통신망을 형성하여, 사람이 직접 접근하기 곤란한 지역이나 환경에 대해서도 용이하게 정찰 임무를 수행할 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 드론을 이용하여 정찰 임무를 수행할 경우, 드론에 탑재할 수 있는 배터리의 용량에 한계가 있어 장시간의 정찰 임무가 불가능하다는 문제점을 가지고 있다.
더욱이 이러한 드론을 이용하여 먼 거리의 바다에서 정찰 임무를 수행해야 할 경우, 드론에 탑재된 배터리를 충전하기 위해 드론이 충전가능한 지점으로 매번 왕복 비행해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-1924011호 (2018년 11월 26일 등록)
본 발명의 목적은, 드론을 이용하여 원거리 해상정찰을 안정적으로 수행할 수 있도록 효과적인 재충전을 수행할 수 있는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 해상정찰 드론을 위한 충전시스템은, 해상에 부유하는 구조를 포함하고, 일측 내부에 드론안착선의 제3무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 안착선 충전모듈이 탑재되고, 상측 내부에 드론의 제1무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 드론 충전모듈이 탑재되며, 드론, 드론안착선 및 운용자와의 통신망 릴레이 역할을 수행하는 해상충전부; 셋 이상의 블레이드를 장착하여 공중 비행 가능한 구조이고, 하부면에 하방으로 볼록한 구조의 곡면구조가 형성되고, 상기 곡면구조 내부에 제1무선충전모듈이 장착되고, 상기 제1무선충전모듈은 자중에 의해 하방을 향하도록 힌지구조에 의해 장착되는 드론; 및 상기 드론과 근거리 통신망을 형성하고 해상 운항 가능하며, 상부면에 드론의 하부면에 형성된 곡면구조와 대응되는 오목한 구조가 형성되고, 상기 오목한 구조 내부에 제1무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제2무선충전모듈이 내장되고, 내부에 제2무선충전모듈을 통해 전력을 공급할 수 있는 전력공급 배터리가 탑재되며, 일측면에 해상충전부의 안착선 충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제3무선충전모듈이 장착된 드론안착선;을 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 무선충전모듈은, 자기유도를 이용한 유도식 무선충전 방식 또는 자기공진을 이용한 공진식 무선충전 방식일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 해상충전부는, 해상에 부유할 수 있는 구조이고, 상부 또는 내부에 전력저장장치가 탑재되며, 상부에 드론 및 운용자와 무선통신을 수행할 수 있는 안테나가 탑재되고, 안착선 충전모듈이 탑재된 일측면에 드론안착선의 외부 곡면구조와 대응되는 오목한 구조의 무선충전 공급 접촉면이 형성된 몸체;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 몸체는 원통형 구조이고, 상기 몸체의 외주면에는 평면상으로 보았을 때 일정 각도만큼 이격되어 둘 이상의 무선충전 공급 접촉면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 드론안착선의 전방 단부 또는 후방 단부에는 해상충전부에 형성된 무선충전 공급 접촉면과 대응되는 볼록한 구조의 무선충전 수용 접촉면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 해상충전부는, 상기 몸체의 하부면에 하방으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착된 하방연장부; 상기 하방연장부의 하단부에 장착되고, 해상충전부의 좌우 요동 시 무게 중심을 잡아주는 무게추; 및 상기 하방연장부에 회전 가능하도록 장착되고, 스크류 회전에 의해 해상충전부의 위치를 변경하는 구동부;를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 해상충전부는, 상기 안테나는 상기 몸체의 상방으로부터 소정 높이만큼 연장된 프레임 구조로 장착되고, 상기 안테나의 상단부에는 드론 충전모듈이 탑재된 드론착륙부가 장착되며, 상기 드론착륙부의 상부면에는 드론의 하부면에 형성된 곡면구조와 대응되는 오목한 구조가 형성되며, 상기 오목한 구조 내부에 드론 충전모듈이 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 드론착륙부의 상부면에는, 상방으로 폭이 넓어지는 구조의 가이드 프레임이 장착되고, 상기 가이드 프레임은 드론의 하부면에 형성된 곡면구조와 접촉하여 드론의 위치를 드론착륙부 방향으로 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 드론안착선의 상부에는 드론의 양측면을 잡아 고정하는 결속장치가 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 결속장치는, 상기 드론안착선의 상부 양측면으로부터 양측방으로 소정 길이만큼 연장된 연장암; 및 상기 연장암의 일단부에 장착되고, 드론의 양측면과 대응되는 절곡구조가 형성된 결속판;을 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 연장암은, 운용자의 제어신호에 의해 드론안착선의 상부 양측면으로부터 토출되거나 내입될 수 있는 구조로 장착될 수 있다.
또한, 상기 연장암은, 운용자의 제어신호에 의해 드론안착선의 상부 양측면으로부터 상방 또는 하방으로 소정 각도만큼 회전 가능한 구조로 장착될 수 있다.
또한, 상기 결속판은, 연장암의 일단부에 소정 각도만큼 회전 가능한 구조로 장착되고, 상기 결속판의 절곡구조는 운용자의 제어신호에 의해 절곡각도가 변경 가능한 구조일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 특정 역할을 수행하는 해상충전부, 드론 및 드론 안착선를 구비함으로써, 드론을 이용하여 원거리 해상정찰을 안정적으로 수행할 수 있도록 효과적인 재충전을 수행할 수 있는 해상정찰용 드론 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 일측 내부에 드론안착선의 제3무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 안착선 충전모듈을 탑재하고, 상측 내부에 드론의 제1무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 드론 충전모듈을 탑재함으로써, 드론을 이용하여 원거리 해상정찰을 안정적으로 수행할 수 있도록 효과적인 재충전을 수행할 수 있는 해상정찰용 드론 시스템을 제공할 수 있다.
드론 및 드론안착선과 근거리 통신망을 형성하고 해상 운항 가능하며, 드론 및 드론안착선에 전력을 공급할 수 있는 구성을 탑재한 해상충전부 구비함으로써, 장거리 및 장시간 비행이 곤란한 드론의 충전 문제를 해결할 수 있어, 드론안착선의 위치변경을 통해 보다 더 넓은 범위에서 장시간의 정찰을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 특정 구조의 몸체, 하방연장부, 무게추 및 구동부를 포함하는 해상충전부를 구비함으로써, 드론 및 드론안착선과 운용자와의 통신망 릴레이 역할을 안정적으로 수행할 수 있으며, 해상충전부의 위치를 손쉽게 변경하거나 유지할 수 있고, 해상충전부와 무선통신망을 형성하는 드론 및 드론안착선의 정찰 범위를 운용자의 의도에 따라 손쉽게 변경할 수 있어, 먼 바다에 대한 정찰 임무를 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 특정 구조의 연장암 및 결속판을 포함하는 결속장치를 구비함으로써, 드론안착선에에 착륙한 드론을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 결과적으로 안정적인 재충전 작업을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 특정 구조의 가이드 프레임을 드론착륙부의 상부면에 장착함으로써, 드론안착선에에 착륙한 드론을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 결과적으로 안정적인 재충전 작업을 수행할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 드론 정찰 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예예 따른 해상정찰 드론을 위한 충전시스템을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상충전부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론과 드론안착선이 서로 결속되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예예 따른 해상충전부에 두 개의 드론안착선이 재충전을 위해 결속되는 모습을 나타내는 평면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 드론안착선에 착륙하는 모습을 나타내는 측면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 드론안착선에 착륙하는 모습을 나타내는 측면 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 해상충전부의 드론착륙부에 착륙하는 모습을 나타내는 측면 모식도이다.
도 9는 도 4의 A부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 결속장치가 구동되는 모습을 나타내는 부분확대도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 결속장치가 구동되는 모습을 나타내는 부분확대도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론안착선에 드론이 착륙한 후 결속장치를 이용하여 드론를 안정적으로 고정한 상태를 나타내는 사시도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예예 따른 해상정찰 드론을 위한 충전시스템을 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상충전부를 나타내는 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론과 드론안착선이 서로 결속되는 모습을 나타내는 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 해상정찰 드론을 위한 충전시스템(100)은, 특정 구조의 해상충전부(110), 드론(120) 및 드론안착선(130)을 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 해상충전부(110)는, 해상에 부유하는 구조를 포함하는 구조로서, 드론(120), 드론안착선(130) 및 운용자와의 통신망 릴레이 역할을 수행하는 구성이다. 해상충전부(110)는, 상기 언급한 릴레이 역할뿐만 아니라 드론안착선(130) 및 드론(120)에게 전력을 공급하는 역할을 수행한다. 이를 위해 본 실시예에 따른 해상충전부(110)는, 일측 내부에 드론안착선(130)의 제3무선충전모듈(135)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 안착선 충전모듈(118)이 탑재되고, 상측 내부에 드론(120)의 제1무선충전모듈(123)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 드론 충전모듈(119)이 탑재되어 있다.
본 실시예에 따른 드론(120)는, 셋 이상의 블레이드(121)를 장착하여 공중 비행 가능한 구조로서, 해양 정찰 임무를 수행하는 구성이다. 드론(120)의 하부면에는 하방으로 볼록한 구조의 곡면구조(122)가 형성되고, 곡면구조(122) 내부에는 제1무선충전모듈(123)이 장착될 수 있다. 이때, 제1무선충전모듈(123)은 자중에 의해 하방을 향하도록 힌지구조(124)에 의해 장착됨이 바람직하다.
본 실시예에 따른 드론안착선(130)은, 드론(120)과 근거리 통신망을 형성하고 해상 운항 가능한 구성으로서, 상부면에 드론(120)의 하부면에 형성된 곡면구조(122)와 대응되는 오목한 구조(132)가 형성된 구조을 포함하고 있다. 이때, 오목한 구조(132) 내부에 제1무선충전모듈(123)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제2무선충전모듈(133)이 내장되고, 내부에 제2무선충전모듈(133)을 통해 전력을 공급할 수 있는 전력공급 배터리(134)가 탑재될 수 있다. 또한, 일측면에 해상충전부(110)의 안착선 충전모듈(118)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제3무선충전모듈(135)이 장착될 수 있다.
상기 언급한 무선충전모듈(118, 119, 123, 133, 135)은, 자기유도를 이용한 유도식 무선충전 방식 또는 자기공진을 이용한 공진식 무선충전 방식임이 바람직하다.
이하에서는 상기 언급한 본 실시예에 따른 해상정찰 드론을 위한 충전시스템(100)을 구성하는 각 구성에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
우선, 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 해상충전부(110)에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 해상충전부(110)는, 상기 언급한 바와 같이, 해상에 부유할 수 있는 구조의 몸체(113)를 포함하는 구조이다. 이때, 몸체(113)의 상부 또는 내부에는 전력저장장치(112)가 탑재되며, 상부에 드론(120) 및 운용자와 무선통신을 수행할 수 있는 안테나(111)가 탑재되고, 안착선 충전모듈(118)이 탑재된 일측면에 드론안착선(130)의 외부 곡면구조(137)와 대응되는 오목한 구조의 무선충전 공급 접촉면(114)이 형성될 수 있다.
경우에 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 몸체(113)는 원통형 구조이고, 몸체(113)의 외주면에는 평면상으로 보았을 때 일정 각도만큼 이격되어 둘 이상의 무선충전 공급 접촉면(114)이 형성될 수 있다. 이때, 드론안착선(130)의 전방 단부 또는 후방 단부에는 해상충전부(110)에 형성된 무선충전 공급 접촉면(114)과 대응되는 볼록한 구조의 무선충전 수용 접촉면(135)이 형성됨이 바람직하다.
본 실시예에 따른 해상충전부(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(113)의 하부면에 하방으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착된 하방연장부(116)를 더 포함하는 구성일 수 있다. 이때, 하방연장부(116)의 하단부에는 해상충전부(110)의 좌우 요동 시 무게 중심을 잡아주는 무게추(117)가 장착될 수 있다. 또한, 하방연장부(116)의 중간 부분에는 스크류 회전에 의해 해상충전부(110)의 위치를 변경하는 구동부(115)가 하방연장부(116)의 연장 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 장착될 수 있다.
구체적으로, 구동부(115)는 하방연장부(116)의 연장 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 하방연장부(1116)의 외주면에 장착되는 방향설정 수직회전부(115-1)를 포함하는 구조이다. 이때, 방향설정 수직회전부(115-1)는 제어신호를 받아 특정 방향으로 회전되어 추진력 발생부(115-3)로부터 발생되는 추진력의 방향을 변경할 수 있다. 이때, 추진력 발생부(115-3)는 방향설정 수직회전부(115-1)의 양측방으로 소정 길이만큼 연장되어 장착된 방향설정 수평회전부(115-2)의 일단부에 각각 장착될 수 있다. 방향설정 수평회전부(115-2)는 방향설정 수평회전부(115-2)의 연장 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 방향설정 수직회전부(115-1)의 외부면에 장착될 수 있다. 이때, 방향설정 수평회전부(115-2)는 제어신호를 받아 특정 방향으로 회전되어 추진력 발생부(115-3)로부터 발생되는 추진력의 방향을 변경할 수 있다. 경우에 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 추진력 발생부(115-3)의 일측면에는 소정 길이만큼 돌출된 에어포일 형상의 단면구조를 갖는 가이드 베인(115-4)이 장착될 수 있다. 이때, 추진력 발생부(115-3)에 의한 해상충전부(110)의 해상 이동을 안정적으로 유도할 수 있다.
경우에 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 해상충전부(110)의 안테나(111)는, 몸체(113)의 상방으로부터 소정 높이만큼 연장된 프레임 구조로 장착될 수 있다. 이때, 안테나(111)의 상단부에는 드론 충전모듈(119)이 탑재된 드론착륙부(119-1)가 장착되며, 드론착륙부(119-1)의 상부면에는 드론(120)의 하부면에 형성된 곡면구조(122)와 대응되는 오목한 구조(119-2)가 형성되며, 상기 오목한 구조(119-2) 내부에 드론 충전모듈(119)이 배치될 수 있다.
경우에 따라서, 드론착륙부(119-1)의 상부면에는, 상방으로 폭이 넓어지는 구조의 가이드 프레임(119-3)이 장착될 수 있다. 이때, 드론착륙부(119-1)의 상부면에 장착된 가이드 프레임(119-3)은, 드론(120)의 하부면에 형성된 곡면구조(122)와 접촉하여 드론(120)의 위치를 드론착륙부(119-1) 방향으로 유도할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 드론안착선(130)의 상부에는 오목한 구조(132)가 형성되고, 오목한 구조(132)의 내부에는 드론(120)에 장착된 제1무선충전모듈(123)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제2무선충전모듈(133)이 내장된다.
이때, 드론(120)에 장착된 제1무선충전모듈(123)은 힌지구조(124)에 의해 장착되어 있어, 자중에 의해 항상 하방을 향하고 있다. 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 드론(120)이 재충전을 위해 드론안착선(130)의 상부에 마련된 오목한 구조(132)로 착륙을 시도할 때, 드론(120)은 하부면에 형성된 볼록한 구조의 곡면구조(122)를 이용하여 오목한 구조(132)에 안정적으로 착륙될 수 있다. 이때, 자중에 의해 하방을 향하도록 장착된 제1무선충전모듈(123)은 오목한 구조(132) 내부에 탑재된 제2무선충전모듈(133)과 연동하여 재충전을 실시하게 된다.
드론안착선(130)의 상부에 형성된 오목한 구조(132)에 착륙한 드론(120)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 드론안착선(130)의 상부 양측에 장착된 결속장치(136)에 안정적으로 고정될 수 있다.
구체적으로, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 결속장치(136)는, 특정 구조의 연장암(136-1) 및 결속판(136-2)를 포함하는 구성일 수 있다. 연장암(136-1)은 드론안착선(130)의 상부 양측면으로부터 양측방으로 소정 길이만큼 연장된 구성일 수 있다. 또한, 결속판(136-2)은 연장암(136-1)의 일단부에 장착되는 구성으로서, 드론(120)의 양측면과 대응되는 절곡구조가 형성된 구조임이 바람직하다.
이때, 본 실시예에 따른 연장암(136-1)은, 운용자의 제어신호에 의해 드론안착선(130)의 상부 양측면으로부터 토출되거나 내입될 수 있는 구조로 장착될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 연장암(136-1)은, 운용자의 제어신호에 의해 드론안착선(130)의 상부 양측면으로부터 상방 또는 하방으로 소정 각도만큼 회전 가능한 구조로 장착될 수 있다. 이때, 결속판(136-2)은, 연장암(136-1)의 일단부에 소정 각도만큼 회전 가능한 구조로 장착되고, 결속판(136-2)의 절곡구조는 운용자의 제어신호에 의해 절곡각도가 변경 가능한 구조임이 바람직하다.
본 실시예에 따른 해상정찰 드론을 위한 충전시스템(100)의 드론(120)은 자체적으로 전력량을 모니터링할 수 있다. 만약, 드론(120)에 저장된 전력량이 기설정 범위에 미치지 못할 경우, 드론(120)은 스스로 해상충전부(110) 또는 드론안착선(130)과의 무선 통신을 수행할 수 있다. 이때, 서로 무선 통신을 수행한 해상충전부(110)와 드론안착선(130) 중 드론(120)과 가장 근접한 지점에 위치하는 것(110 또는 130)이 드론(120)과 만나 재충전 작업을 수행하게 된다.
경우에 따라서, 해상환경이 좋지 못할 경우 예를 들어, 우천 시나 폭풍 시에는 날씨의 영향을 덜 받는 지점을 이동 목표지점으로 설정하여 드론(120)은 드론안착선(130) 또는 해상충전부(110)와 서로 만날 수 있다. 이때, 드론안착선(130)과 해상충전부(110)는 운용자 또는 중앙 통제 센터와 서로 실시간으로 무선통신을 수행하며 해상 날씨 데이터를 수신하여 날씨 데이터를 바탕으로 이동 목표지점을 설정함이 바람직하다.
만일, 드론(120)에 남아있는 전력량이 이동 목표지점까지 이동할 수 없는 전력량일 경우, 드론(120)은 해수면 상에 불시착하여 해수면 상을 부유하게 되며, 실시간으로 드론안착선(130)과의 무선 통신을 수행하여 드론안착선(130)을 드론(120)이 위치한 곳으로 유도할 수 있다. 드론(120)이 부유하고 있는 지점에 도착한 드론안착선(130)은, 구조 변경이 가능한 결속장치(136)를 이용하여 드론(120)을 오목한 구조(132)에 안착시킨 후 안정적으로 고정시킬 수 있다. 이후 무선 충전이 수행되게 되며, 상부면에 드론(120)을 탑재한 드론안착선(130)은 수중 이동을 통해 운용자가 위치한 곳, 중앙 통제 센터 또는 기설정된 특정 위치로 이동할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 드론안착선(130)은 수상 및 수중을 주행할 수 있는 구조로서, 드론안착선(130)을 구성하는 드론안착선 몸체(131)의 양측에는 구동장치(138)가 장착되어 있다. 드론안착선(130) 역시 내장된 전력공급 배터리(134)의 잔량을 실시간 모니터링할 수 있는 기능을 탑재하고 있는 바, 재충전이 필요할 경우, 드론안착선(130)은 가장 가까이 해상에서 부유하고 있는 해상충전부(110)와 무선통신을 수행한 후, 해당 해상충전부(110)가 위치한 장소로 이동한 후, 재충전 작업을 수행할 수 있다.
경우에 따라서, 드론안착선(130)의 전력공급 배터리(134)의 잔량이 해상충전부(110)가 위치한 곳까지 이동할 수 없는 경우, 해상충전부(110)는 자체적으로 장착하고 있는 구동부(115)를 이용하여 드론안착선(130)이 위치한 곳까지 이동하여 충전작업을 수행할 수 있다. 드론(120)과의 재충전 작업 역시, 드론(120)이 해상충전부(110)가 위치한 곳까지 제시간에 다다르지 못할 경우, 해상충전부(110)가 직접 이동하여 드론(120)과의 재충전 작업을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 특정 역할을 수행하는 해상충전부, 드론 및 드론 안착선를 구비함으로써, 드론을 이용하여 원거리 해상정찰을 안정적으로 수행할 수 있도록 효과적인 재충전을 수행할 수 있는 해상정찰용 드론 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 일측 내부에 드론안착선의 제3무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 안착선 충전모듈을 탑재하고, 상측 내부에 드론의 제1무선충전모듈과 연동하여 무선 충전을 수행하는 드론 충전모듈을 탑재함으로써, 드론을 이용하여 원거리 해상정찰을 안정적으로 수행할 수 있도록 효과적인 재충전을 수행할 수 있는 해상정찰용 드론 시스템을 제공할 수 있다.
드론 및 드론안착선과 근거리 통신망을 형성하고 해상 운항 가능하며, 드론 및 드론안착선에 전력을 공급할 수 있는 구성을 탑재한 해상충전부 구비함으로써, 장거리 및 장시간 비행이 곤란한 드론의 충전 문제를 해결할 수 있어, 드론안착선의 위치변경을 통해 보다 더 넓은 범위에서 장시간의 정찰을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 특정 구조의 몸체, 하방연장부, 무게추 및 구동부를 포함하는 해상충전부를 구비함으로써, 드론 및 드론안착선과 운용자와의 통신망 릴레이 역할을 안정적으로 수행할 수 있으며, 해상충전부의 위치를 손쉽게 변경하거나 유지할 수 있고, 해상충전부와 무선통신망을 형성하는 드론 및 드론안착선의 정찰 범위를 운용자의 의도에 따라 손쉽게 변경할 수 있어, 먼 바다에 대한 정찰 임무를 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 특정 구조의 연장암 및 결속판을 포함하는 결속장치를 구비함으로써, 드론안착선에에 착륙한 드론을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 결과적으로 안정적인 재충전 작업을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 해상정찰 드론을 위한 충전시스템에 따르면, 특정 구조의 가이드 프레임을 드론착륙부의 상부면에 장착함으로써, 드론안착선에에 착륙한 드론을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 결과적으로 안정적인 재충전 작업을 수행할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 해상정찰 드론을 위한 충전시스템
110: 해상충전부
111: 안테나
112: 전력저장장치
113: 몸체
114: 무선충전 공급 접촉면
115: 구동부
116: 하방연장부
117: 무게추
118: 안착선 충전모듈
119: 드론 충전모듈
119-1: 드론착륙부
119-2: 오목한 구조
119-3: 가이드 프레임
120: 드론
121: 블레이드
122: 곡면구조
123: 제1무선충전모듈
124: 힌지구조
130: 드론안착선
131: 드론안착선 몸체
132: 오목한 구조
133: 제2무선충전모듈
134: 전력공급 배터리
135: 제3무선충전모듈
136: 결속장치
136-1: 연장암
136-2: 결속판
136-3: 제1결속판
136-4: 제2결속판
136-5: 힌지구조
137: 외부 곡면구조, 무선충전 수용 접촉면
138: 구동장치

Claims (13)

  1. 해상에 부유하는 구조를 포함하고, 일측 내부에 드론안착선(130)의 제3무선충전모듈(135)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 안착선 충전모듈(118)이 탑재되고, 상측 내부에 드론(120)의 제1무선충전모듈(123)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 드론 충전모듈(119)이 탑재되며, 드론(120), 드론안착선(130) 및 운용자와의 통신망 릴레이 역할을 수행하는 해상충전부(110);
    셋 이상의 블레이드(121)를 장착하여 공중 비행 가능한 구조이고, 하부면에 하방으로 볼록한 구조의 곡면구조(122)가 형성되고, 상기 곡면구조(122) 내부에 제1무선충전모듈(123)이 장착되고, 상기 제1무선충전모듈(123)은 자중에 의해 하방을 향하도록 힌지구조(124)에 의해 장착되는 드론(120); 및
    상기 드론(120)과 근거리 통신망을 형성하고 해상 운항 가능하며, 상부면에 드론(120)의 하부면에 형성된 곡면구조(122)와 대응되는 오목한 구조(132)가 형성되고, 상기 오목한 구조(132) 내부에 제1무선충전모듈(123)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제2무선충전모듈(133)이 내장되고, 내부에 제2무선충전모듈(133)을 통해 전력을 공급할 수 있는 전력공급 배터리(134)가 탑재되며, 일측면에 해상충전부(110)의 안착선 충전모듈(118)과 연동하여 무선 충전을 수행하는 제3무선충전모듈(135)이 장착된 드론안착선(130);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선충전모듈(118, 119, 123, 133, 135)은, 자기유도를 이용한 유도식 무선충전 방식 또는 자기공진을 이용한 공진식 무선충전 방식인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 해상충전부(110)는,
    해상에 부유할 수 있는 구조이고, 상부 또는 내부에 전력저장장치(112)가 탑재되며, 상부에 드론(120) 및 운용자와 무선통신을 수행할 수 있는 안테나(111)가 탑재되고, 안착선 충전모듈(118)이 탑재된 일측면에 드론안착선(130)의 외부 곡면구조(137)와 대응되는 오목한 구조의 무선충전 공급 접촉면(114)이 형성된 몸체(113);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 몸체(113)는 원통형 구조이고,
    상기 몸체(113)의 외주면에는 평면상으로 보았을 때 일정 각도만큼 이격되어 둘 이상의 무선충전 공급 접촉면(114)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 드론안착선(130)의 전방 단부 또는 후방 단부에는 해상충전부(110)에 형성된 무선충전 공급 접촉면(114)과 대응되는 볼록한 구조의 무선충전 수용 접촉면(135)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 해상충전부(110)는,
    상기 몸체(113)의 하부면에 하방으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착된 하방연장부(116);
    상기 하방연장부(116)의 하단부에 장착되고, 해상충전부(110)의 좌우 요동 시 무게 중심을 잡아주는 무게추(117); 및
    상기 하방연장부(116)에 회전 가능하도록 장착되고, 스크류 회전에 의해 해상충전부(110)의 위치를 변경하는 구동부(115);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 해상충전부(110)는,
    상기 안테나(111)는 상기 몸체(113)의 상방으로부터 소정 높이만큼 연장된 프레임 구조로 장착되고,
    상기 안테나(111)의 상단부에는 드론 충전모듈(119)이 탑재된 드론착륙부(119-1)가 장착되며,
    상기 드론착륙부(119-1)의 상부면에는 드론(120)의 하부면에 형성된 곡면구조(122)와 대응되는 오목한 구조(119-2)가 형성되며, 상기 오목한 구조(119-2) 내부에 드론 충전모듈(119)이 배치되는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 드론착륙부(119-1)의 상부면에는, 상방으로 폭이 넓어지는 구조의 가이드 프레임(119-3)이 장착되고,
    상기 가이드 프레임(119-3)은 드론(120)의 하부면에 형성된 곡면구조(122)와 접촉하여 드론(120)의 위치를 드론착륙부(119-1) 방향으로 유도하는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 드론안착선(130)의 상부에는 드론(120)의 양측면을 잡아 고정하는 결속장치(136)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결속장치(136)는,
    상기 드론안착선(130)의 상부 양측면으로부터 양측방으로 소정 길이만큼 연장된 연장암(136-1); 및
    상기 연장암(136-1)의 일단부에 장착되고, 드론(120)의 양측면과 대응되는 절곡구조가 형성된 결속판(136-2);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연장암(136-1)은, 운용자의 제어신호에 의해 드론안착선(130)의 상부 양측면으로부터 토출되거나 내입될 수 있는 구조로 장착되는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 연장암(136-1)은, 운용자의 제어신호에 의해 드론안착선(130)의 상부 양측면으로부터 상방 또는 하방으로 소정 각도만큼 회전 가능한 구조로 장착되는 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 결속판(136-2)은, 상기 연장암(136-1)의 일단부에 소정 각도만큼 회전 가능한 구조로 장착되고,
    상기 결속판(136-2)의 절곡구조는 운용자의 제어신호에 의해 절곡각도가 변경 가능한 구조인 것을 특징으로 하는 해상정찰 드론을 위한 충전시스템.
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