KR102208350B1 - Aircraft capable of maintaining flight performance using joints - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비행에 필요한 회전익 등이 장착되는 본체부와 승객 또는 화물의 수송을 위한 수용 공간이 마련되는 수송부를 2 자유도 관절로 구성되는 관절부를 이용하여 분리함으로써 비행에 따른 본체부의 자세 변화에도 불구하고 수송부의 자세가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하여 승객 또는 화물량이 증가해도 비행 성능을 일정하게 유지할 수 있는 회전익형 비행체에 관한 것이다.
본 발명에 의한 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 멀티 로터형 비행체는 회전익이 각각 체결되는 복수 개의 프레임 및 회전익을 제어하는 비행 제어 장치를 포함하여 구성되고, 회전 비행할 때 자세가 변화되는 본체부, 승객 또는 화물을 수용하는 수용 공간이 내부에 형성되고, 비행 중 자세가 일정하게 유지되는 수송부, 일측 말단이 본체부 하부에 연결되고, 타측 말단이 수송부 상부에 연결되는 2 자유도 관절로 구성되어 비행에 따른 본체부 및 수송부의 운동을 분리시키는 하나 이상의 관절부, 축 회전하고 신축하며, 본체부의 자세를 변화시키되 수송부의 자세는 일정하게 유지시키는 복수 개의 구동부 및 회전익형 비행체의 비행 중 본체부의 자세는 변화 가능하되, 수송부의 자세는 일정하게 유지될 수 있도록 복수 개의 구동부를 제어하는 자세 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention separates the body part on which the rotorcraft required for flight is mounted and the transport part provided with an accommodation space for transporting passengers or cargo by using a joint part composed of two degrees of freedom joints, despite changes in the posture of the body part due to flight. And it relates to a rotorcraft type aircraft capable of maintaining a constant flight performance even if the amount of passengers or cargo increases by ensuring that the attitude of the transport unit is always kept constant.
The multi-rotor type vehicle capable of maintaining flight performance using a two-degree of freedom joint according to the present invention includes a plurality of frames to which the rotorcraft are respectively fastened, and a flight control device that controls the rotorcraft, and the posture changes when rotating in flight. A two-degree of freedom joint in which the main body part, the accommodation space for receiving passengers or cargo is formed inside, and the posture is kept constant during flight, one end is connected to the lower part of the body part, and the other end is connected to the upper part of the transport part It consists of one or more joints that separate the movement of the body part and the transport part according to the flight, a plurality of driving parts that rotate and expand and contract the axis, and change the posture of the body part, but keep the posture of the transport part constant, and the body during flight of the rotorcraft. It is characterized in that it is configured to include a posture control unit that controls a plurality of driving units so that the posture of the negative can be changed, but the posture of the transport unit is kept constant.
Description
본 발명은 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 비행에 필요한 회전익 등이 장착되는 본체부와 승객 또는 화물의 수송을 위한 수용 공간이 마련되는 수송부를 2 자유도 관절로 구성되는 관절부를 이용하여 분리함으로써 비행에 따른 본체부의 자세 변화에도 불구하고 수송부의 자세가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하여 승객 또는 화물량이 증가해도 비행 성능을 일정하게 유지할 수 있는 회전익형 비행체에 관한 것이다.The present invention relates to a rotorcraft aircraft capable of maintaining flight performance using two degrees of freedom joints, and more particularly, to a body portion on which a rotorcraft required for flight is mounted and an accommodation space for transporting passengers or cargo is provided. By separating the transport part using joints composed of 2 degrees of freedom joints, the posture of the transport part can always be kept constant despite changes in the posture of the body part due to flight, so that even if the amount of passengers or cargo increases, flight performance can be kept constant. It relates to a rotorcraft aircraft.
일반적으로, 드론이라는 명칭으로 대표되는 소형의 회전익형 비행체는 군사 목적으로 개발되어 사용되던 초기의 용도와는 달리 최근에는 촬영, 연구, 수송 등의 목적으로 다양한 분야에서 널리 이용되고 있으나, 기존의 고정익형 비행체나 대형의 회전익형 비행체인 헬기 등에 비해 상대적으로 작은 크기로 인해 체공시간이 짧고, 강풍 등의 외란에 취약한 문제가 있다.In general, a small rotorcraft, represented by the name drone, is widely used in various fields for shooting, research, and transportation in recent years, unlike the initial use that was developed and used for military purposes. Due to its relatively small size compared to airfoil or large rotorcraft helicopters, the flight time is short and it is vulnerable to disturbances such as strong winds.
따라서, 소형 회전익형 비행체의 체공시간을 연장할 수 있고, 비행 성능을 향상시키기 위한 다양한 방안이 제시되고 있으며, 특히 비행성능을 향상시키기 위한 발명으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1583469호의 “무인 비행체의 공력성능 향상장치” 및 대한민국 등록특허공보 제10-1618961호의 “공력성능 향상을 위해 개선된 주날개를 갖는 무인 비행체”, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0087370호의 “가변 기상 하에서도 안정적인 비행이 가능한 무인 항공기” 및 대한민국 등록특허공보 제10-1918439호의 “안정적인 비행 수행 하이브리드 무인항공기”가 제안되어 공개된 바 있다.Therefore, it is possible to extend the flight time of a small rotorcraft and various methods for improving flight performance have been proposed. In particular, as an invention for improving flight performance, the “unmanned aerial vehicle” in Korean Patent Publication No. 10-1583469 Aerodynamic performance improvement device of the Korean Patent Application Publication No. 10-1618961 and “unmanned aerial vehicle having an improved main wing to improve aerodynamic performance”, “Stable flight under variable weather conditions” in Korean Patent Application Publication No. 10-2017-0087370 A possible unmanned aerial vehicle” and “a hybrid unmanned aerial vehicle capable of stable flight” of Korean Patent Publication No. 10-1918439 have been proposed and disclosed.
상기 대한민국 등록특허공보 제10-1583469호의 “무인 비행체의 공력성능 향상장치”에는 주날개의 받음각이 일정 각도 이상으로 증가할 때, 주날개의 선단으로부터 돌출되도록 설치된 블레이드가 주날개의 선단에 와류를 발생시킬 수 있도록 구성됨으로써, 주날개에서의 유동 박리를 방지할 수 있고, 이를 통해 실속을 방지함과 동시에 양력의 증가 및 항력의 감소 효과를 발휘할 수 있는 장치에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1618961호의 “공력성능 향상을 위해 개선된 주날개를 갖는 무인 비행체”에는 주날개의 날개 몸체 끝단에 구비되는 가동 날개가 날개 몸체에 대해 움직여 날개 몸체에 대한 각도를 조절할 수 있도록 구성됨으로써, 비행 시 동체의 받음각을 조절하지 않고 가동 날개의 움직임만으로 받음각 조건을 조절하여 향상된 양력을 얻을 수 있어, 결과적으로 공력 성능을 향상시킬 수 있는 비행체에 관한 발명이 제안되었다.In the "Aerodynamic performance improvement device of unmanned aerial vehicle" of the Korean Patent Publication No. 10-1583469, a blade installed to protrude from the tip of the main wing when the angle of attack of the main wing increases by more than a certain angle creates a vortex at the tip of the main wing. By being configured to generate, it is possible to prevent separation of flow on the main wing, and through this, an invention related to a device capable of exerting an effect of increasing lift and reducing drag while preventing stall has been proposed. In Patent Publication No. 10-1618961, “Unmanned Aerial Vehicles with Improved Main Wings for Improved Aerodynamic Performance”, the movable wing provided at the end of the wing body of the main wing is configured to move relative to the wing body so that the angle to the wing body can be adjusted. As a result, it is possible to obtain improved lift by adjusting the angle of attack condition only by the movement of the movable wing without adjusting the angle of attack of the fuselage during flight, and as a result, an invention related to an aircraft capable of improving aerodynamic performance has been proposed.
또한, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0087370호의 “가변 기상 하에서도 안정적인 비행이 가능한 무인 항공기”에는 항공기의 본체에 해당하는 바디로부터 하향 신장되도록 구성되고 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 회전할 수 있도록 구성되는 레그부의 말단에 강한 바람에 대응하기 위한 적응형 프로펠러를 장착함으로써, 풍속의 변화가 심한 환경에서도 비행 속도와 평형 상태를 유지하는 등 안정적인 비행을 할 수 있는 항공기에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1918439호의 “안정적인 비행 수행 하이브리드 무인항공기”에는 비행 중 동체신축부의 형상을 고정익 형상에서 회전익 형상으로 변경하거나, 회전익 형상에서 고정익 형상으로 변경할 수 있도록 구성됨으로써, 수평 비행시에는 수평 비행에 유리한 고정익 형상을 이용하여 항속거리를 증가시킬 수 있고, 수직 이착륙시에는 이착륙에 유리한 회전익 형상을 이용하여 외란 문제를 해소할 수 있는 항공기에 관한 발명이 제안되었다.In addition, the “unmanned aerial vehicle capable of stable flight even under variable weather conditions” of the Korean Patent Application Publication No. 10-2017-0087370 is configured to extend downward from the body corresponding to the body of the aircraft, and rotates by a predetermined angle in a predetermined direction. An invention related to an aircraft capable of stable flight, such as maintaining flight speed and equilibrium even in environments with severe wind speed changes, has been proposed by mounting an adaptive propeller to cope with strong wind at the end of the leg portion configured to be capable of , The “hybrid unmanned aerial vehicle that performs stable flight” of the Korean Patent Publication No. 10-1918439 is configured to change the shape of the fuselage extension from a fixed wing shape to a rotary wing shape or from a rotary wing shape to a fixed wing shape during flight. In the case of the city, the invention of an aircraft that can increase the cruising distance by using a fixed wing shape advantageous for horizontal flight, and solve the disturbance problem by using a rotary wing shape advantageous for takeoff and landing during vertical take-off and landing has been proposed.
그러나 상기와 같은 종래 발명들도 탑재되는 화물량의 증가 등을 이유로 하여 설계 중량과 실제 비행 중량의 차이가 크게 발생하게 되면 비행 성능이 저하될 수 밖에 없고, 비행 성능이 저하된 상태로 돌풍 등의 외란 상황이 발생하게 되면, 안정성이 크게 하락하여 추락하는 문제가 발생할 수 있다.However, even in the prior inventions as described above, if the difference between the design weight and the actual flight weight occurs largely due to the increase in the amount of cargo to be loaded, the flight performance is inevitably degraded, and the flight performance is degraded and disturbances such as gusts When a situation arises, the stability may be greatly reduced and a fall may occur.
따라서, 승객 또는 화물의 중량이 설계 중량에 근접하거나 설계 중량을 일정 범위 초과하더라도 비행 성능을 안정적으로 유지할 수 있도록 구성되어 외란으로 인한 추락을 방지할 수 있는 비행체에 관한 발명이 요구된다 하겠다.Therefore, even if the weight of passengers or cargo is close to the design weight or exceeds the design weight within a certain range, there is a need for an invention regarding an aircraft that can prevent a fall due to disturbance by being configured to stably maintain flight performance.
본 발명에 의한 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체는 상기와 같은 종래 발명들의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 기술로써,A rotorcraft aircraft capable of maintaining flight performance using a two-degree of freedom joint according to the present invention is a technology proposed to solve the problems of the prior inventions as described above,
비행체에 탑재되는 승객 또는 화물의 중량이 설계 중량에 근접하거나 이를 초과하게 되면 비행 성능이 현저하게 저하되므로, 비행 중 회전하는 상황이나 돌풍 등 외란 상황에서의 비행 안정화에 실패하여 추락으로 이어질 수 있는 문제가 있었기 때문에, 이에 대한 해결책을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.If the weight of passengers or cargo mounted on the vehicle approaches or exceeds the design weight, flight performance is significantly deteriorated.Therefore, it is a problem that the flight stabilization in disturbance situations such as rotating or gusts during flight may fail and lead to a fall. Since there was, the purpose is to present a solution to this.
본 발명은 상기와 같은 목적을 실현하고자,The present invention is to achieve the above object,
승객 또는 화물을 수송하는 회전익형 비행체에 있어서, 회전익이 각각 체결되는 복수 개의 프레임 및 상기 회전익을 제어하는 비행 제어 장치를 포함하여 구성되고, 회전 비행할 때 자세가 변화되는 본체부; 승객 또는 화물을 수용하는 수용 공간이 내부에 형성되고, 비행 중 자세가 일정하게 유지되는 수송부; 일측 말단이 상기 본체부 하부에 연결되고, 타측 말단이 상기 수송부 상부에 연결되는 2 자유도 관절로 구성되어 비행에 따른 본체부 및 수송부의 운동을 분리시키는 하나 이상의 관절부; 축 회전하고 신축하며, 상기 본체부의 자세를 변화시키되 상기 수송부의 자세는 일정하게 유지시키는 복수 개의 구동부; 및 상기 회전익형 비행체의 비행 중 상기 본체부의 자세는 변화 가능하되, 상기 수송부의 자세는 일정하게 유지될 수 있도록 상기 복수 개의 구동부를 제어하는 자세 제어부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체를 제시한다.A rotorcraft type vehicle for transporting passengers or cargo, comprising: a main body configured to include a plurality of frames to which the rotorcraft are respectively fastened and a flight control device for controlling the rotorcraft, and whose posture is changed during rotational flight; A transport unit having an accommodation space for accommodating passengers or cargo formed therein, and maintaining a constant posture during flight; One or more joints consisting of two degrees of freedom joints having one end connected to the lower part of the body part and the other end connected to the upper part of the transport part to separate the movement of the body part and the transport part according to flight; A plurality of driving parts that rotate and expand and contract the axis, and change the posture of the main body but maintain the posture of the transport part constant; And a posture control unit controlling the plurality of driving units so that the posture of the main body part can be changed during the flight of the rotorcraft, but the posture of the transport part is kept constant. It proposes a rotorcraft type aircraft capable of maintaining flight performance using a two degree of freedom joint, characterized in that it is configured to include.
본 발명에 의한 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체는,A rotorcraft-type aircraft capable of maintaining flight performance using two degrees of freedom joint according to the present invention,
비행체의 비행을 위해 구비되는 본체부와 승객 또는 화물을 수용하기 위해 구비되는 수송부를 2 자유도 관절로 구성되는 관절부를 통해 서로 연결함으로써, 본체부의 자세 변화에도 불구하고 수송부의 자세가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 하여 비행체에 탑재되는 화물의 중량이 설계 중량에 근접하거나 이를 초과하게 되는 경우에도 비행 성능을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 발생한다.The body part provided for flight of the aircraft and the transport part provided to accommodate passengers or cargo are connected to each other through joints composed of 2 degrees of freedom joints, so that the posture of the transport part is always kept constant despite changes in the posture of the body part. Thus, even when the weight of the cargo mounted on the aircraft approaches or exceeds the design weight, the effect of stably maintaining flight performance occurs.
도 1은 본 발명에 의한 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체의 외부 사시도.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명에 의한 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체의 관절부에 의해 본체부와 수송부의 운동이 분리된 모습을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체의 자세 제어부의 구성도.1 is an external perspective view of a rotorcraft-type aircraft capable of maintaining flight performance using a two-degree of freedom joint according to the present invention.
2(a) to 2(c) are exemplary views showing the movement of the body part and the transport part separated by the joint part of a rotorcraft-type aircraft capable of maintaining flight performance using a two-degree of freedom joint according to the present invention.
3 is a configuration diagram of a posture control unit of a rotorcraft capable of maintaining flight performance using a two degree of freedom joint according to the present invention.
본 발명은 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체에 관한 것으로써,The present invention relates to a rotorcraft aircraft capable of maintaining flight performance using 2 degrees of freedom joint,
승객 또는 화물을 수송하는 회전익형 비행체에 있어서, 회전익이 각각 체결되는 복수 개의 프레임 및 상기 회전익을 제어하는 비행 제어 장치를 포함하여 구성되고, 회전 비행할 때 자세가 변화되는 본체부(100); 승객 또는 화물을 수용하는 수용 공간이 내부에 형성되고, 비행 중 자세가 일정하게 유지되는 수송부(110); 일측 말단이 상기 본체부(100) 하부에 연결되고, 타측 말단이 상기 수송부(110) 상부에 연결되는 2 자유도 관절로 구성되어 비행에 따른 본체부(100) 및 수송부(110)의 운동을 분리시키는 하나 이상의 관절부(120); 축 회전하고 신축하며, 상기 본체부(100)의 자세를 변화시키되 상기 수송부(110)의 자세는 일정하게 유지시키는 복수 개의 구동부(130); 및 상기 회전익형 비행체의 비행 중 상기 본체부(100)의 자세는 변화 가능하되, 상기 수송부(110)의 자세는 일정하게 유지될 수 있도록 상기 복수 개의 구동부(130)를 제어하는 자세 제어부(140); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체에 관한 것이다.A rotorcraft type vehicle for transporting passengers or cargo, comprising: a
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 본체부(100)는 말단부에 회전익이 각각 체결되는 다수의 프레임이 구비되고, 각각의 회전익을 회전시키기 위한 다수의 구동 모터가 구비되며, 회전익의 회전 속도 등을 제어, 보다 상세하게는 상기 다수의 구동 모터를 제어하여 상기 회전익형 비행체의 비행을 제어하는 비행 제어 장치가 구비되는 비행체로써, 일반적인 드론의 형태와 동일 또는 유사한 형태를 가진다.First, as shown in FIG. 1, the
또한, 상기 본체부(100)에는 상기 회전익형 비행체의 비행에 필요한 전력을 공급하는 배터리가 구비될 수 있고, 주변 영상을 촬영하는 카메라가 구비될 수 있으며, 회전익형 비행체가 현재 위치한 위도, 경도 등의 좌표 정보를 계산하기 위한 GPS 장치가 구비될 수 있고, 촬영된 영상 및 계산된 좌표 정보를 외부로 전송하고 외부로부터의 제어 신호를 수신하기 위한 통신 장치가 구비될 수 있다.In addition, the
따라서, 상기 본체부(100)는 상기 비행 제어 장치 및 그에 따라 제어되어 회전하는 다수의 회전익에 의해 이착륙 비행할 수 있고, 다양한 속도로 이동 비행할 수 있으며, 정지 비행할 수 있으며, 상기 카메라에 의해 촬영되는 영상 및 상기 GPS 장치에 의해 계산된 좌표 정보는 사용자 등에 의한 상기 회전익형 비행체의 비행 제어에 활용될 수 있고, 추후 다양한 목적으로의 자료로 활용될 수 있다.Accordingly, the
즉, 본 발명은 승객 또는 화물을 수송하는 회전익형 비행체에 관한 것이므로, 사용자는 상기 카메라에 의해 촬영되는 영상을 확인하며 컨트롤러를 통해 상기 회전익형 비행체를 제어할 수 있고, 제어 과정에서 상기 GPS 장치에 의해 계산되는 좌표 정보를 활용할 수 있다.That is, since the present invention relates to a rotorcraft vehicle that transports passengers or cargo, the user can check the image captured by the camera and control the rotorcraft vehicle through the controller, and in the control process, the GPS device Coordinate information calculated by can be used.
또한, 상기 회전익형 비행체는 자동 제어방식에 의하여 제어될 수 있으며, 사용자는 상기 카메라에 의해 촬영되는 영상 및 상기 GPS 장치에 의해 계산되는 좌표 정보를 확인하며 비행 상태를 감독할 수 있고, 필요에 따라 컨트롤러를 통해 직접 제어에 관여할 수 있다.In addition, the rotorcraft aircraft can be controlled by an automatic control method, and the user can monitor the flight status by checking the image captured by the camera and the coordinate information calculated by the GPS device, and if necessary It can be directly involved in control through the controller.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 수송부(110)는 승객 또는 화물을 수용하여 안전하게 수송하기 위한 수용 공간이 내부에 형성되는 케이스로써, 일측에 승객 또는 화물의 출입을 위한 개폐식 출입구가 구비될 수 있고, 그 개폐식 출입구에는 자동 개방을 방지하는 시건 장치가 내부 또는 외부 중 어느 하나 이상에 구비될 수 있으며, 상기 본체부(100)의 출력 성능을 고려하여 형상, 크기 및 무게 등이 다양하게 구성될 수 있다.In addition, as shown in Fig. 1, the
또한, 상기 수송부(110)에는 상기 본체부(100)에 전력을 공급하는 배터리가 구비될 수 있으며, 이와 같이 수송부(110)에 구비되는 배터리는 본체부(100)에 구비될 수 있는 배터리를 대신하여 구비되는 것이거나 본체부(100)에 구비되는 배터리를 보조하는 것일 수 있다.In addition, a battery for supplying power to the
따라서, 상기 수송부(110) 내부의 수용 공간에 수용될 수 있는 승객 또는 화물 등의 무게를 고려하면 수송부(110) 전체의 중량은 상기 본체부(100)의 중량을 수배이상 초과할 가능성이 상당하고, 이에 더하여 다수의 회전익이 상방을 향해 설치되는 일반적인 드론의 형태를 고려하여 본 발명은 본체부(100)의 하방에 수송부(110)가 위치되도록 구성됨으로써 수송부(110)가 본체부(100)의 상방에 위치되는 등의 다른 형태에 비해 상기 회전익형 비행체가 안정적으로 비행할 수 있도록 한다.Therefore, considering the weight of passengers or cargo that can be accommodated in the accommodation space inside the
또한, 도 2(a) 내지 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 상기 관절부(120)는 상기 수송부(110)를 상기 본체부(100)에 연결시키는 연결체로써, 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 본체부(100)와 수송부(110) 간의 결합력 향상 및 안정성 향상을 위해 복수 개로 구성되는 경우에는 어느 하나가 본체부(100)의 전방을 향하여 설치되고 다른 하나가 본체부(100)의 후방을 향하여 설치되는 일렬 종대 형태로 서로 일정간격 이격되게 설치됨이 바람직하다.In addition, as shown in Figs. 2(a) to 2(c), the
이때, 상기 관절부(120)는 일측 말단이 상기 본체부(100) 하부에 연결되고, 타측 말단이 상기 수송부(110) 상부에 연결되는 2 자유도 관절로 구성됨으로써, 비행하는 본체부(100)에 의해 수송부(110)가 안정적으로 수송될 수 있도록 하되, 비행에 따른 본체부(100) 및 수송부(110)의 운동은 별개로 분리시킨다.At this time, the
따라서, 비행에 따른 상기 본체부(100)의 자세 변화에도 불구하고 상기 수송부(110)의 자세는 항상 일정하게 유지될 수 있으며, 이에 따라 수송부(110) 내부에 수용되는 승객 또는 화물의 무게가 증가하여 일반적으로는 비행 성능이 저하될 수 있는 경우라도, 본 발명은 본체부(100)의 설계 상의 비행 성능을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 발생한다.Therefore, despite the change in the posture of the
즉, 일반적인 회전익형 비행체는 전방으로 직진 비행하기 위해 몸체가 전방으로 일정각도 기울어져야 하고, 회전 비행하기 위해 몸체가 좌측 또는 우측으로 일정각도 기울어져야 하므로, 그 회전익형 비행체에 연결된 장치 또한 동일한 방향으로 기울어지게 되는 구성이나, 본 발명은 상기 본체부(100)와 상기 수송부(110)를 2 자유도 관절로 구성되는 상기 관절부(120)를 통해 연결함으로써 본체부(100)의 기울기에 따른 수송부(110)의 기울어짐을 방지하는 구성이다.That is, in a general rotorcraft aircraft, the body must be inclined at a certain angle forward in order to fly straight forward, and the body must be inclined at a certain angle to the left or right to fly, so the device connected to the rotorcraft aircraft must also be in the same direction. Although the configuration is inclined, the present invention connects the
이에 관한 본 발명의 일 실시예로써, 상기 본체부(100)의 자세 변화가 가장 크게 발생하는 회전 비행의 경우에는 본체부(100)가 일측으로 기울어져 일측과 타측의 높이가 다르게 형성되고, 이에 더하여 회전시에 원심력까지 작용하게 되나, 본 발명은 2 자유도 관절로 구성되는 상기 관절부(120)가 본체부(100)와 수송부(110)의 운동을 분리시키도록 구성되므로, 본체부(100)는 일측으로 기울어지되 수송부(110)의 기울기는 방지될 수 있다.As an embodiment of the present invention, in the case of rotational flight in which the posture change of the
따라서, 상기 수송부(110)의 내부에 수용된 승객 또는 화물은 상기 본체부(100)의 급격한 회전 비행에도 불구하고 탑승 또는 적재된 상태 그대로의 상태가 유지될 수 있도록 흔들림이 방지되거나 최소화되는 효과가 발생한다. Accordingly, the passenger or cargo accommodated in the
또한, 상기 관절부(120)를 이용하여 상기 회전익형 비행체의 회전관성 모멘트의 증가를 방지하게 되면 비행 제어의 관점에서도 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. In addition, when the
즉, 상기 수송부(110) 내부에 수용되는 승객 또는 화물이 설계 중량에 근접하거나 설계 중량을 일정 범위 내로 초과하더라도 이러한 중량의 증가가 상기 본체부(100)의 회전관성 모멘트에 영향을 주지 않으므로, 본체부(100)의 자세 응답 성능은 유지될 수 있고, 이에 따라 돌풍 등의 외란 상황에서도 안정적인 비행 상태가 지속적으로 유지될 수 있는 효과가 발생하게 된다.That is, even if the passenger or cargo accommodated in the
또한, 상기 본체부(100)의 회전관성 모멘트의 변화가 없으므로 본체부(100)의 비행을 제어하는 제어 장치의 종축 방향 및 횡축 방향으로의 출력이 증가하거나 한계점에 이르지 않을 수 있고, 이에 따라 배터리의 전력 소비량을 절약할 수 있는 등 비행 성능의 여유가 확보되며, 이는 곧 상기 회전익형 비행체의 안정적인 비행에 기여한다.In addition, since there is no change in the moment of rotational inertia of the
다만, 상기 수송부(110)의 중량이 증가하게 되는 만큼 상기 회전익형 비행체에는 수직 방향으로의 부담이 가중되므로, 비행을 위해 요구되는 추력의 증가는 피할 수 없다.However, as the weight of the
그러나, 상기 수송부(110)의 중량이 증가하게 되는 만큼 요구 추력이 증가하게 되면, 다음과 같은 긍정적인 효과가 발생한다.However, when the required thrust increases as the weight of the
예를 들어, 상기 본체부(100)의 자세가 전방으로 일정각도 기울어지게 되면 수평 분력이 형성되어 본체부(100)의 직진 비행이 시작되는데, 상기 수송부(110)의 중량이 증가함에 따라 이러한 수평 분력이 함께 증가하게 되므로, 수송부(110)의 중량 증가에 따른 기동력의 둔화를 수평 분력의 증가분이 상쇄시킴으로써 기동성을 일정하게 유지시키게 되는 것이다.For example, when the posture of the
다만, 이와 같이, 상기 본체부(100) 및 상기 수송부(110)가 2 자유도 관절로 구성되는 상기 관절부(120)에 의해 연결되는 구성만으로는 본체부(100)가 회전 비행할 때 발생하는 회전력의 수송부(110)로의 전달을 완전하게 차단할 수는 없으므로, 수송부(110)가 일시적으로 기울어지거나 흔들림이 발생할 수 있고, 수송부(110)의 중량이 과중한 경우에는 그 중량으로 인해 본체부(100)의 자세가 원활하게 변경될 수 없는 문제가 있다.However, in this way, only the configuration in which the
이러한 문제를 해결하기 위한, 상기 복수 개의 구동부(130)는 축 회전하고 신축되며 상기 수송부(110)의 중량에 관계없이 상기 본체부(100)의 자세를 원활하게 변경시키고, 이에 따라 수송부(110)의 자세를 일정하게 유지시키는 장치로써, 상기 본체부(100)의 전방 및 후방을 기준으로 하여 상기 관절부(120)의 좌우 측에 동일한 간격으로 이격 설치되는 것을 특징으로 하며, 이에 더하여 관절부(120)의 전방측 또는 후방측에도 설치될 수 있고, 관절부(120)의 좌측 또는 우측 중 어느 하나에 설치되는 동시에 전방측 또는 후방측 중 어느 하나에 설치될 수 있다.In order to solve this problem, the plurality of driving
즉, 상기 본체부(100)는 전방으로 직진 비행하기 위해 전방측으로 기울어져야 하고, 회전 비행하기 위해 좌측 또는 우측으로 일정각도 기울어져야 하나, 상기 수송부(110)의 중량이 본체부(100)의 설계 중량에 비해 가벼운 경우에는 수송부(110)가 본체부(100)의 자세 변화에 따라 흔들릴 수 있고, 수송부(110)의 중량이 본체부(100)의 설계 중량에 근접하거나 그에 비해 무거운 경우에는 본체부(100)의 자세 변화가 원활하지 않게 되므로, 도 2(a) 내지 도 2(c)에 도시된 바와 같이 복수 개의 상기 구동부(130)는 어느 하나가 축 회전되고 길이가 연장됨으로써 수송부(110)를 미는 방식으로 수송부(110)는 자세가 일정하게 유지되되 본체부(100)의 자세는 변화될 수 있도록 하고, 다른 하나는 축 회전되고 길이가 단축됨으로써 길이가 연장되는 다른 구동부(130)를 보조하고, 본체부(100)를 지지한다.That is, the
구체적으로, 상기 구동부(130)는 일측 말단부가 상기 본체부(100)의 하부에 축 회전 가능하도록 설치되고, 타측 말단부가 상기 수송부(110)의 상부에 접촉될 수 있도록 설치되며, 길이를 연장 및 단축 가능한 형태로 구성되어, 축 회전하고, 길이가 연장 또는 단축되며 상기 본체부(100)의 자세를 변화시키되 상기 수송부(110)의 자세는 일정하게 유지시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Specifically, the driving
이때, 상기 수송부(110)의 상부에 접촉되는 상기 구동부(130)의 타측 말단부에는 탄성을 가지는 원형의 탄성체가 구비될 수 있으며, 이에 따라 구동부(130)의 타측 말단부는 상기 본체부(100)의 자세 변화에 따라 수송부(110) 상부에 접촉된 상태로 접촉점이 이동하게 되는 경우에도 수송부(110) 상부와의 마찰에 의한 충격을 최소화함으로써 본체부(100) 및 수송부(110)에의 진동 발생이 최소화되도록 할 수 있다.At this time, a circular elastic body having elasticity may be provided at the other end portion of the
상기 자세 제어부(140)는 상기 회전익형 비행체의 비행 중 상기 수송부(110)의 자세가 일정하게 유지될 수 있도록 상기 복수 개의 구동부(130)를 제어하는 제어 장치로써, 상기 본체부(100)의 비행 속도에 따라 회전 비행시에 필요한 뱅크 각을 미리 계산하여 본체부(100)가 회전 비행하는 즉시 축 회전하고, 길이가 연장 또는 단축되며 상기 관절부(120)의 각도가 계산된 뱅크 각과 동일한 각도로 기울어질 수 있도록 한다.The
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 자세 제어부(140)는 상기 회전익형 비행체의 비행 속도를 실시간으로 측정하는 측정부(141), 실시간으로 측정되는 비행 속도를 기반으로 회전 비행시에 필요한 뱅크 각을 실시간으로 계산하고, 계산된 뱅크 각을 기반으로 상기 본체부(100)가 회전 비행하는 방향에 따른 복수 개의 구동부(130) 각각의 움직임을 계산하는 계산부(142) 및 상기 본체부(100)가 회전 비행하는 방향에 따라 상기 복수 개의 구동부(130) 각각의 움직임을 계산된 값에 의해 제어하는 실행부(143)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 이에 더하여, 정지 비행 중인 상기 회전익형 비행체를 임의의 속도로 전진 또는 후진 비행시키거나 일정한 속도로 비행 중인 회전익형 비행체의 속도를 다른 일정한 속도로 증속 또는 감속시키기 위해 필요한 본체부(100)의 기울기를 계산하여 상기 복수 개의 구동부(130)를 제어할 수 있다.Therefore, as shown in Figure 3, the
이때, 상기 복수 개의 구동부(130)가 상기 본체부(100)를 밀어내며 상기 관절부(120)의 각도를 조절하는 힘은 상기 수송부(110)의 중량에 따라 다르게 형성되어야 하므로, 탑재되는 승객 또는 화물의 중량은 이륙전 미리 측정되어 상기 자세 제어부(140)에 입력될 수 있다. At this time, the plurality of driving
위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.The embodiments introduced above are provided by way of example in order to sufficiently convey the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains, and the present invention is based on the above-described embodiments. It is not limited and may be embodied in other forms.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다. In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted from the drawings, and in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated or reduced for convenience.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In addition, the same reference numbers throughout the specification indicate the same elements.
100 : 본체부
110 : 수송부
120 : 관절부
130 : 구동부
140 : 자세 제어부
141 : 측정부
142 : 계산부
143 : 실행부100: main body
110: Transportation Department
120: joint
130: drive unit
140: posture control unit
141: measuring unit
142: calculator
143: executive
Claims (5)
회전익이 각각 체결되는 복수 개의 프레임 및 상기 회전익을 제어하는 비행 제어 장치를 포함하여 구성되고, 회전 비행할 때 자세가 변화되는 본체부(100);
승객 또는 화물을 수용하는 수용 공간이 내부에 형성되고, 비행 중 자세가 일정하게 유지되는 수송부(110);
일측 말단이 상기 본체부(100) 하부에 연결되고, 타측 말단이 상기 수송부(110)의 상부에 연결되는 2 자유도 관절로 구성되어 비행에 따른 본체부(100) 및 수송부(110)의 운동을 분리시키는 하나 이상의 관절부(120);
상기 본체부(100)의 전방 및 후방을 기준으로 하여, 상기 관절부(120)의 좌우 측에 동일한 간격으로 이격 설치된 상태로 축 회전하고 신축하며, 상기 본체부(100)의 자세를 변화시키되 상기 수송부(110)의 자세는 일정하게 유지시키는 복수 개의 구동부(130); 및,
상기 회전익형 비행체의 비행 중 상기 본체부(100)의 자세는 변화 가능하되, 상기 수송부(110)의 자세는 일정하게 유지될 수 있도록 수송부(110) 탑재되는 승객 또는 화물의 중량이 미리 입력된 상태로 상기 복수 개의 구동부(130)를 제어하는 자세 제어부(140); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 자세 제어부(140)는,
상기 회전익형 비행체의 비행 속도를 실시간으로 측정하는 측정부(141);
실시간으로 측정되는 비행 속도를 기반으로 회전 비행시에 필요한 뱅크 각을 실시간으로 계산하고, 계산된 뱅크 각을 기반으로 상기 본체부(100)가 회전 비행하는 방향에 따른 복수 개의 구동부(130) 각각의 움직임을 계산하는 계산부(142); 및,
상기 본체부(100)가 회전 비행하는 방향에 따라 상기 복수 개의 구동부(130) 각각의 움직임을 계산된 값에 의해 제어하는 실행부(143); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체.
In a rotorcraft vehicle for transporting passengers or cargo,
A body portion 100 comprising a plurality of frames to which the rotorcraft are respectively fastened and a flight control device for controlling the rotorcraft, and whose posture is changed during rotational flight;
A transport unit 110 having an accommodation space for accommodating passengers or cargo formed therein, and maintaining a constant posture during flight;
One end is connected to the lower part of the main body 100, and the other end is composed of a two degree of freedom joint connected to the upper part of the transport unit 110, so that the movement of the body part 100 and the transport part 110 according to the flight One or more joints 120 to separate;
Based on the front and rear of the main body 100, the shaft rotates and expands and contracts at equal intervals on the left and right sides of the joint part 120, and the posture of the main body 100 is changed. A plurality of driving units 130 to maintain a constant posture of (110); And,
The posture of the main body part 100 can be changed during the flight of the rotorcraft, but the weight of the passenger or cargo loaded in the transport part 110 is input in advance so that the posture of the transport part 110 can be kept constant. A posture control unit 140 for controlling the plurality of driving units 130; It characterized in that it is configured to include,
The posture control unit 140,
A measuring unit 141 for measuring the flight speed of the rotorcraft aircraft in real time;
Based on the flight speed measured in real time, the bank angle required for rotational flight is calculated in real time, and each of the plurality of driving units 130 according to the direction in which the main body 100 rotates based on the calculated bank angle A calculation unit 142 that calculates motion; And,
An execution unit 143 for controlling the movement of each of the plurality of driving units 130 according to a direction in which the main body 100 rotates and flying according to a calculated value; A rotorcraft-type aircraft capable of maintaining flight performance using a two-degree of freedom joint, characterized in that it comprises a.
상기 구동부(130)는,
일측 말단부가 상기 본체부(100)의 하부에 축 회전 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하고,
타측 말단부가 상기 수송부(110)의 상부에 접촉된 상태로 길이를 연장 및 단축 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체.
The method of claim 1,
The driving unit 130,
It characterized in that one end portion is installed to be axially rotatable under the body portion 100,
A rotorcraft-type aircraft capable of maintaining flight performance using a two-degree of freedom joint, characterized in that the other end portion is configured to extend and shorten the length in a state in contact with the upper portion of the transport unit 110.
상기 구동부(130)의 타측 말단부에는,
탄성을 가지는 원형의 탄성체가 구비되는 것을 특징으로 하는 2 자유도 관절을 이용하여 비행 성능을 유지 가능한 회전익형 비행체.
The method of claim 3,
At the other end of the driving unit 130,
A rotorcraft type aircraft capable of maintaining flight performance using a two-degree of freedom joint, characterized in that a circular elastic body having elasticity is provided.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |