KR102266910B1

KR102266910B1 - 고정익 항공기를 이용한 살포 시스템 및 살포 시스템의 제어방법

Info

Publication number: KR102266910B1
Application number: KR1020190163873A
Authority: KR
Inventors: 유혁
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-21

Abstract

살포 시스템은 고정된 날개부를 갖는 고정익기, 상기 고정익기에 연결되고 상기 고정익기에서 공급하는 유체가 이동할 수 있는 통로를 제공하는 유체관, 상기 유체관과 연결되고 제자리 비행이 가능한 회전익기 및 상기 유체관에서 분출되는 유체의 분출여부를 조절하고 상기 회전익기가 이동하는 방향 및 각도를 제어할 수 있는 제어부를 포함할 수 있다. 또한, 살포 시스템은 긴급상황시 유체관을 고정익기로부터 분리할 수 있다.

Description

고정익 항공기를 이용한 살포 시스템 및 살포 시스템의 제어방법 {SPRAYING SYSTEM USING FIXED WING AIRCRAFT AND CONTROL METHOD OF THE SPRAYING SYSTEM}

아래의 설명은 항공기 정밀 살포시스템 및 살포 시스템의 제어방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 항공기에 연결된 유체관과 유체관에 연결된 분출부를 통해 유체물질을 분출하여 도움이 필요한상황에 보다 정밀하게 도움을 줄 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

산불진압 및/또는 농약살포와 같이 넓은 면적에 도움이 필요한 상황에는 항공기가 유용하게 활용될 수 있다. 특히 산불이 발생한 경우, 상황에 따라 산불진압에 활용되는 항공기는 동체와 날개가 고정되어 있는 고정익 항공기(이하 고정익기) 및 동체에 대하여 회전 가능하게 연결된 날개를 구비하는 회전익 항공기로 분류될 수 있다. 회전익 항공기는(이하 회전익기) 대표적으로 헬기를 예로 들 수 있는데, 헬기는 고정익 항공기보다 상대적으로 낮은 고도에서 물을 살포할 수 있어서 비교적 정확하게 살포할 수 있다. 다만, 회전익은 산불이 나는, 즉, 연기가 많은 환경에서 작업을 수행하므로 안전사고 가능성이 높아지고 야간이나 강풍이 불 때는 회전익기의 운행에 제한이 발생하는 문제가 있었다.

반면에, 고정익기는 대표적으로 대형여객기나 수송기를 예로 들 수 있는데, 고정익기는 기상영향을 덜 받아 안정적인 운행이 가능하지만 높은 고도에서 물을 살포 하다보니 목표지점에 대한 살포 정확성이 떨어지고 산불진화의 효율이 떨어진다는 문제점이 있었다. 물 살포시 바람에 의한 물 산란 가능성을 줄이고, 보다 정밀하게 목표지점에 물을 살포할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

이와 관련하여, 한국등록특허공보 제10-2016-0085478 호는 비행체를 이용한 대형 산불화재 진압장치에 대해 개시한다. 상기 발명은 비행체를 이용한 대형 산불화제 진압장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 복수개의 액체보관부를 비행체 내부에 탑재하여 산불이 발생한 지점에 대량 살포하여 산불을 진압하는 장치에 관한 것이다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

실시 예의 목적은, 고정익기에 연결되는 유체관과 유체관에 연결되어 있고 제어부의 동작제어를 받는 회전익기를 통해 상공에 유체를 분출할 수 있는 살포 시스템 및 살포 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.

실시 예의 목적은, 필요시 유체관이 분리될 수 있는 살포 시스템 및 살포 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.

실시예에 따른 살포 시스템은 고정된 날개부를 갖는 고정익기, 상기 고정익기에 연결되고, 상기 고정익기에서 공급하는 유체가 이동할 수 있는 통로를 제공하는 유체관 및 상기 유체관과 연결되고, 제자리 비행이 가능한 회전익기를 포함할 수 있다.

상기 고정익기는 상기 유체관과 연결되고, 상기 유체관에 방출하는 유체를 저장할 수 있는 저장부를 포함할 수 있다.

상기 유체관은 상기 고정익기에 연결되고, 제1연결부를 포함하는 제 1 통로 및 상기 제 1 통로에 대하여 결합 또는 분리 가능하고, 상기 제1연결부에 연결됨으로써 상기 제1통로에 연통된 상태를 유지하는 제2연결부를 포함하는 제 2 통로를 포함할 수 있다.

상기 제2통로가 상기 제1통로로부터 이탈될 수 있도록, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부 중 적어도 하나 이상의 연결부의 상태는 변화 가능할 수 있다.

상기 제1연결부는 일단은 상기 제1통로에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 상기 제1통로로부터 멀어지거나 상기 제1통로를 향하여 가까워지는 방향으로 움직일 수 있고, 상기 제2연결부는 상기 제1연결부에 연결되고, 상기 제1연결부에 걸린 구조를 가지며 상기 제1연결부의 타단이 상기 제1통로로부터 일정한 거리 이상으로 멀어지면, 상기 제2연결부는 상기 제1연결부로부터 이탈됨으로써, 상기 제2통로가 상기 제1통로로부터 분리될 수 있다.

상기 유체관은 상기 유체관의 단부에 위치하여 상기 유체를 분출하는 노즐부, 상기 회전 익기와 직접적으로 접촉되는 접촉부 및 상기 접촉부를 기준으로 상기 노즐부의 반대편에 위치하고 상기 접촉부보다 유연한 절곡부를 포함할 수 있다.

상기 살포 시스템은 상기 유체관에서 분출되는 유체의 분출여부를 조절하고, 상기 회전익기가 이동하는 방향 및 각도를 제어할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 회전익기의 현재 위치 정보에 기초하여 상기 유체관의 분출여부를 결정할 수 있다.

상기 살포 시스템은 사용자에 의한 상기 회전익기의 비행에 관한 동작 및 상기 유체관의 분출여부에 관한 동작명령을 입력 받아, 입력 받은 정보를 상기 제어부에 전달하는 입력부를 더 포함할 수 있다.

상기 살포 시스템은 상기 유체관 주변의 분출되는 상황을 촬영하고, 촬영된 영상을 상기 고정익기에 구비된 디스플레이에 실시간으로 제공할 수 있는 카메라를 더 포함할 수 있다.

상기 살포 시스템은 상기 고정익기에 구비된 배터리로부터 상기 회전익기에 전력을 제공하는 와이어를 더 포함할 수 있다.

상기 와이어는, 상기 유체관의 중심축을 기준으로 일정한 거리 이상으로 이탈되지 않도록 설치될 수 있다.

상기 살포 시스템은 상기 유체관에 연결되고, 상기 와이어를 상기 유체관에 고정시킬 수 있는 고정체를 더 포함할 수 있다.

고정된 날개부를 갖는 고정익기, 상기 고정익기에 연결되고 상기 고정익기에서 공급하는 유체가 이동할 수 있는 통로를 제공하는 유체관, 상기 유체관과 연결되고 제자리 비행이 가능한 회전익기 및 상기 회전익기를 제어 가능한 제어부를 포함하는 살포 시스템의 제어 방법에 있어서, 실시예에 따른 살포 시스템의 제어 방법은 상기 고정익기에 구비된 입력부를 통하여 사용자로부터 분출대상 좌표를 입력받는 단계, 수신된 상기 분출대상 좌표에 기초하여, 상기 고정익기의 선회경로를 설정하는 단계, 수신된 상기 분출대상 좌표에 기초하여, 상기 회전익기의 이동방향, 각도 및 분출여부가 조절되는 단계 및 상기 고정익기에 저장된 유체를 상기 노즐부를 통해 분출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 살포 시스템의 제어방법은, 상기 회전익기에 연결되는 영상촬영장치를 통해 상기 회전익기가 상기 유체를 분출하는 주변 상황을 촬영하고, 상기 조절되는 단계와 함께 수행하는 촬영단계를 더 포함할 수 있다.

상기 살포 시스템의 제어방법은, 상기 유체관을 상기 고정익기로부터 분리시키는 비상분리단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 살포 시스템은 고정익기에 연결되는 유체관에 연결된 회전익기가 상공에 유체를 분출함으로써 문제가 있는 장소에 보다 정밀하게 유체를 살포할 수 있다.

실시 예에 따른 살포 시스템은 유체관이 분리됨으로써 유체관 및 회전익기가 지형에 걸리는 경우와 같은 긴급상황 발생시 신속하게 유체관을 고정익기로부터 분리하여, 고정익기의 비행이 방해받지 않도록 할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 살포 시스템의 사용상태도이다.
도 2는 실시예에 따른 유체관이 분리되는 과정을 나타내는 동작도이다.
도 3은 실시예에 따른 회전익기와 주변 구성에 대한 사시도이다.
도 4는 실시예에 따른 살포 시스템의 블록도이다.
도 5는 실시예에 따른 고정체에 의해 와이어가 고정되어 있는 모습을 도시한 부분 확대도이다.
도 6은 실시예에 따른 살포 시스템의 제어방법의 순서도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 실시예에 따른 살포 시스템의 사용상태도이다.

도 1을 참조하면, 살포 시스템(1)은 산불화재지역으로 이동해 선회하며, 화재진압용 유체(F)를 분출하여 산불화재를 진압할 수 있다. 살포 시스템(1)은 고정익기(10), 유체관(11) 및 회전익기(12)를 포함할 수 있다.

고정익기(10)는 비행동체와, 비행동체에 고정된 날개를 포함할 수 있다. 고정익기(10)는 기동특성상 상대적으로 회전익기(12)에 비하여, 더욱 심한 바람이 부는 환경에서도 안전하게 비행할 수 있다. 고정익기(10)는 화재진압에 필요한 정보를 입력 받아 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 고정익기(10)는 화재가 발생한 지역의 좌표정보, 화재발생지역 도착 후 선회경로정보 및 분출방향에 따른 고정익기(10)의 고도정보 등을 입력 받을 수 있다. 살포 시스템(1)은 입력 받은 정보에 따라 유체관(11) 및 회전익기(12)의 분출정도 및 방향을 조절할 수 있다.

고정익기(10)는 유체관(11)과 연결되고, 유체관(11)을 통하여 방출하는 화제진압용 유체(F)를 저장할 수 있는 저장부를 포함할 수 있다. 즉, 저장부는 화제진압용 유체(F)를 저장할 수 있는 넓은 공간을 확보할 수 있고 내부 유체압력을 견딜 수 있는 유체관(11)보다 강도가 강한 재질로 구성할 수 있다. 넓은 공간에 고압으로 저장되어 있는 화제진압용 유체(F)는 유체관(11)을 통해 빠져나가 업무수행에 사용될 수 있다.

유체관(11)은 고정익기(10)에 연결되고, 고정익기(10)에서 공급하는 유체(F)가 이동할 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 유체관(11)은 고정익기(10) 하부에 연결되고 유체관(11)을 중심으로 고정익기(10)의 반대편인 유체관(11) 말단 부분에서는 유체(F)가 분출되어 산불화재를 진압할 수 있다. 유체관(11)은 굴곡성이 있는 원통형의 관으로, 고정익기(10)에서 지상방향으로 길이가 조절될 수 있다. 따라서 유체관(11)의 길이를 조절함으로써 사용자는 원하는 고도에서 유체(F)의 정밀한 분출을 조절할 수 있다. 예를 들어, 고정익기(10)가 입력 받은 좌표정보, 선회경로정보 및 고도정보를 바탕으로 유체관의 길이가 조절되어 살포 시스템(1)은 보다 정밀하게 분출각도 및 방향을 조절하여 화재를 진압할 수 있다.

유체관(11)은 복수 개의 통로로 분리될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 예를 들어, 살포 시스템(1)이 작업수행 도중에 유체관(11)이 지상 지형지물에 걸리거나 파손이 되어 고정익기(10)까지 위험에 빠질 수 있는 상황 등의 긴급상황에서 유체관(11)의 적어도 일부를 고정익기(10)에서 분리시킴으로써 고정익기(10)까지 사고가 발생하는 2차사고를 방지할 수 있다.

회전익기(12)는, 비행동체와, 비행동체에 회전 가능하게 연결된 날개를 포함하고, 유체관(11) 말단의 위치를 조절할 수 있다. 회전익기(12)는 프로펠러 등의 날개를 이용하여, 제자리 비행 가능함으로써, 유체관(11)의 분출구가 특정한 위치에 머물 수 있다. 회전익기(12)의 자세 변화를 통하여 유체관(11) 분출구의 위치가 변경될 수 있다. 회전익기(12) 및 유체관(11)은 상호 회전 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 회전익기(12) 및 유체관(11)은 상호 2회전 자유도 이상의 회전 자유도를 갖도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 회전익기(12)의 몸체부의 내면은 구면 형상을 갖고, 유체관(11) 중 회전익기(12)에 연결되는 부분의 외면은 구면 형상을 가질 수 있다. 다시 말하면, 회전익기(12) 및 유체관(11)은 볼 조인트 구조를 가질 수 있다. 한편, 이는 하나의 예시에 불과하며, 이와 달리 회전익기(12) 및 유체관(11)은 2회전 자유도 이상의 회전 자유도를 가질 수 있는 구조라면 어느 것이라도 가능하다는 점을 밝혀 둔다. 이와 같은 구조에 의하면, 유체관(11) 분출구의 방향이 하방을 향하도록 유지한 상태에서, 회전익기(12)의 비행 방향을 변경하여, 유체관(11)의 분출구의 위치를 조절할 수 있다.

도 2는 실시예에 따른 유체관의 모식도이다.

도 2를 참조하면, 유체관(11)은, 제1통로(11a) 및 제2통로(11b)를 포함할 수 있다.

제1통로(11a)는 고정익기(10)에 연결되고, 제1연결부(110)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1통로(11a)의 상부면은 고정익기(10)에 연결되어 고정익기(10)와 분리될 수 없는 구조를 가지며, 정면을 기준으로 제1통로(11a)의 양 측면에는 제1연결부(110)의 일단을 회전 가능하게 지지할 수 있는 지지부가 구비될 수 있다.

제2통로(11b)는 제1통로(11a)의 하부에 위치하여 제1통로(11a)와 결합 또는 분리될 수 있다. 제2통로(11b)는 제1연결부(110)와 연결되는 제2연결부(111)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2연결부(111)는 제1연결부(110)와 마찬가지로 제2통로(11b)의 양 측면에 배치될 수 있고, 제1통로(11a)와 결합되어 있는 상태에서 제2연결부(111)가 제1연결부(110)와 분리됨으로써 제1통로(11a)와 분리될 수 있다. 분리된 제2통로(11b)는 상공으로 자유낙하하여 지상에 떨어질 수 있다.

한편, 도시한 바와 달리 살포 시스템(1)은 제1연결부(110) 및 제2연결부(111)의 분리와 별개로, 필요할 때 제2통로(11b)를 고정익기(10)에 연결된 상태를 유지시킬 수 있는 안전장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안전장치는 고정익기(10)와 연결되고 고정익기(10)로부터 분리 가능한 긴 줄의 형태일 수 있다. 제2통로(11b)가 지상으로 낙하할 때 제2통로(11b)가 낙하 주변 사람이나 주변 장비와 부딪혀 충격사고가 발생할 가능성이 있는 경우, 제2연결부(111)가 제1연결부(110)로부터 분리되더라도 제2통로(11b)는 안전장치와 연결상태를 유지하여 지상에 낙하하지 않고 상공에 매달려 있을 수 있다. 지상에 낙하대비가 됐다는 신호를 받으면 살포 시스템(1)은 제2통로(11b)의 안전장치와의 연결상태를 해제하여 제2통로(11b)를 지상에 낙하시킬 수 있다. 결과적으로, 제2통로(11b)의 지상낙하에 따른 지상에 발생할 인명사고 및 재산사고를 예방할 수 있다.

제1연결부(110)의 일단은 제1통로(11a)에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 제1통로(11a)로부터 멀어지거나 제1통로(11a)를 향하여 가까워지는 방향으로 움직일 수 있다. 예를 들어, 제1연결부(110)의 일단에는 제1통로(11a)에 회동 가능하게 연결되는 힌지 구조가 구비될 수 있다.

제1연결부(110)의 타단은 제1연결부(110)가 제1통로(11a)로부터 외측으로 회동되지 못하도록 고정익기(10)와 연결된 고정용 줄에 고정될 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여, 도 2의 좌측 도면처럼, 제2연결부(111)가 제1연결부(110)에 연결된 상태를 유지할 수 있다.

제1연결부(110)의 일단 및 타단 사이의 중간부의 내면은 곡면 형상을 가짐으로써, 제1연결부(110)가 제1통로(11a)의 외측으로 회동된 상태에서, 제2연결부(111)가 부드럽게 제1연결부(110)로부터 이탈되도록 할 수 있다. 제1연결부(110)가 제1통로(11a)의 외측으로 최대한 회동된 상태에서, 제1연결부(110)의 타단은 제1통로(11a)의 유체 토출 방향을 향하여 경사지거나, 적어도 유체 토출 방향에 대하여 수직한 각도를 가질 수 있다. 이와 같은 형상에 의하면, 제2연결부(111)가 제1연결부(110)로부터 빠져나가지 못하는 문제를 방지할 수 있다.

제2연결부(111)는 제1연결부(110)에 연결됨으로써 제1통로(11a)에 연통된 상태를 유지할 수 있다. 제2연결부(111)는 고리구조를 갖는 연결부분과 제2통로(11b)에 연결되는 가느다란 몸체부분을 포함할 수 있다. 제2연결부(111)는 제2연결부(111)의 고리연결부분이 제1연결부(110)가 관통함으로써 제1연결부(110)에 걸린 구조를 가질 수 있다. 제2연결부(111)의 몸체부분의 일단은 제2통로(11b)에 고정되어 있고, 타단은 고리부분과 연결될 수 있다.

제1연결부(110) 및 제2연결부(111) 중 적어도 하나 이상의 연결부의 상태는 변화될 수 있다. 이때 각 연결부의 상태변화란 각 연결부가 동작하거나 각 연결부의 형상이 변화되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1연결부(110) 타단에 연결되어 있는 고정용 줄이 끊어지면, 제1연결부(110)는 제1통로(11a)에 고정되는 일단을 회전축으로 하여 양 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 제1연결부(110)는 제1통로(11a)의 길이 방향을 포함하는 평면 상에서 회동할 수 있다. 제2연결부(111)는 고리모양으로 제1연결부(110)에 연결되어 있는데, 제1연결부(110)가 회전을 통해 아래방향으로 향하고, 제2연결부(111)의 고리부분도 제1연결부(110)와 같이 아래방향으로 이동함으로써 제1연결부(110)를 이탈할 수 있다.

각 연결부의 상태변화를 통해 제2통로(11b)가 제1통로(11a)로부터 이탈될 수 있다. 예를 들어, 제2통로(11b)에 연결된 제2연결부(111)가 상기 예시와 같이 제1연결부(110)에 이탈됨으로써 제1통로(11a) 및 제2통로(11b)의 연결이 해제되어 제2통로(11b)는 제1통로(11a)로부터 이탈될 수 있다. 따라서, 제1연결부(110)의 타단이 제1통로(11a)로부터 일정한 거리 이상으로 멀어지면, 제2연결부(111)는 제1연결부(110)로부터 이탈됨으로써, 제2통로(11b)가 제1통로(11a)로부터 분리될 수 있다. 결과적으로, 제2통로(11b)가 제1통로(11a)로부터 이탈됨으로써 살포 시스템(1)은 긴급상황시 유체관(11)을 분리시킬 수 있다.

도 3은 실시예에 따른 회전익기와 주변 구성에 대한 사시도이다.

도 3을 참조하면, 유체관(11)은 노즐부(112), 접촉부(113) 및 절곡부(114)를 포함할 수 있다.

노즐부(112)는 유체관(11)의 단부에 위치하여 유체관(11)을 통해 이동한 화재진압용 유체(F)를 분출할 수 있다. 예를 들어, 노즐부(112)는 유체(F)가 들어가는 입구부분의 단면적이 유체(F)가 분출되는 출구부분의 단면적보다 넓을 수 있다. 따라서 출구부분의 유체이동속도가 입구부분보다 더 증가할 수 있고, 증가한 이동속도에 의해 유체(F)가 단면적이 일정한 노즐부보다 분출방향에서 더 적게 이탈하여 노즐부(112)는 더 정밀한 분출이 가능할 수 있다.

접촉부(113)는 회전익기(12)와 직접적으로 접촉하여 회전익기(12)를 유체관에 연결시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 접촉부(113)는 절곡부(114)의 하부에 위치하여 절곡부(114)의 동작에 따라 회전익기(12)가 유체관(11)에 이탈되지 않도록 회전익기(12)를 유체관(11)에 고정시킬 수 있다.

절곡부(114)는 접촉부(113)를 기준으로 노즐부(112)의 반대편에 위치하고, 접촉부(113)보다 유연할 수 있다. 일 예로, 절곡부(114)의 재질은 접촉부(113)의 재질보다 유연할 수 있다. 다른 예로, 절곡부(114)는 벨로스(bellows) 등과 같이 구조적으로 유연한 형상을 가질 수도 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 고정익기(11)가 선회함에 따라 발생되는 유체관(11)의 움직임이 회전익기(12)에 미치는 영향을 감쇄시킴으로써, 결과적으로 노즐부(112)가 원하는 분출 방향을 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 유체관(11)으로부터 회전익기(12)로 전달되는 힘이 감쇄되는 만큼, 회전익기(12)의 피치(pitch) 및 롤(roll) 등 자세변환을 통하여, 노즐부(112)의 위치를 보다 유연하게 변환시킬 수 있다.

도 4는 실시예에 따른 살포 시스템의 블록도이다.

도 4를 참고하면, 살포 시스템(1)은 유체(F)의 분출과 회전익기(12)의 이동 및 자세를 조절할 수 있는 제어부(13)를 더 포함할 수 있다. 제어부(13)는 유체관(11)에서 분출되는 유체(F)의 분출여부 및 분출량을 조절할 수 있다. 구체적으로, 제어부(11)는 회전익기(12)의 현재 위치 정보에 기초하여 유체관(11)의 분출여부를 결정할 수 있다. 제어부(13)는 노즐부(112)의 개폐여부 및 개폐정도를 조절함으로써 유체의 분출여부 및 분출량을 조절할 수 있다.

예를 들어, 제어부(13)는 고정익기(10)가 입력 받은 화재진압에 필요한 정보, 즉, 화재가 발생한 지역의 좌표정보, 고정익기(10)의 선회경로정보 및 고정익기(10)의 고도정보를 전달받을 수 있다. 전달받은 정보에 기초하여 노즐부(112)의 위치가 화재지역에 진입하면, 제어부(13)는 노즐부(112)가 자동으로 유체(F)를 분출하게 제어할 수 있다. 반대로, 노즐부(112)의 위치가 화재지역에 벗어나면 제어부(13)는 노즐부(112)가 자동으로 유체(F)를 분출하게 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(13)는 회전익기(12)의 위도 및 경도와 같은 좌표정보가 화재 발생 지역의 위도 및 경도와 같은 좌표정보로부터 설정 범위 내에 위치하는지 여부를 결정할 수 있다. 제어부(13)는 설정 범위 내에 위치한다고 결정하면 노즐부(112)를 개방하여 유체를 분출시킬 수 있다.

또한, 제어부(13)는 회전익기(12)가 이동하는 방향 및 각도를 제어할 수 있다. 제어부(13)는 회전익기(12)의 이동방향 및 각도에 따른 현재 회전익기(12)의 자세정보에 기초하여 노즐부(112)가 분출하는 유체(F)의 분출각도를 결정할 수 있다. 제어부(13)의 제어를 통해 살포 시스템(1)은 분출하고자 하는 일정한 방향으로 유체(F)를 분출할 수 있다.

예를 들어, 제어부(13)는 고정익기(10)로부터 전달받은 정보에 기초하여 회전익기(12)를 화재장소에 이동시키고 현재 회전익기(12)의 위치 및 고도정보와 화재장소의 좌표정보를 비교할 수 있다. 제어부(13)는 비교한 정보에 기초하여 회전익기(12)의 자세를 변경시킴으로써, 노즐부(112)의 위치를 조절할 수 있다. 즉 노즐부(12)로부터 분출되는 화재 진압용 유체(F)의 분출위치를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(13)는 회전익기(12)의 위도 및 경도와 같은 좌표정보가 화재 발생 지역의 위도 및 경도와 같은 좌표정보로부터 벗어난 위치 편차를 결정할 수 있다. 제어부(13)는 결정한 위치 편차를 이용하여 회전익기(12)가 화재 발생 지역으로 이동하도록 회전익기(12)를 제어할 수 있다.

따라서 노즐부(112) 및 회전익기(12)에 대한 제어를 통해 제어부(13)는 회전익기(12)의 위치에 따라 노즐부(112)의 유체(F)분출을 자동적으로 조절할 수 있고, 고정익기(10)의 화재지역 주변 선회에 관계없이 화재장소의 상공에 계속 위치하여 유체(F)를 분출할 수 있도록 회전익기(12)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부는 고정익기(10)의 고도 값 및 회전익기(12)의 고도 값의 차이에 비례하도록 고정익기(10)의 선회 반경의 값을 설정할 수 있다. 다시 말하면, 고도차가 작을수록 제어부는 선회 반경을 작게 함으로써 중력 방향에 대하여 유체관(11)이 이루는 각도가 설정 각도 이내가 되게 할 수 있다. 이와 같은 제어 방법에 따르면, 유체관(11)의 회전익기(12)에 작용하는 힘 중, 지면에 수평한 방향으로 작용하는 분력이 설정 크기 이내가 되도록 제어부는 제어할 수 있고, 결과적으로, 제어부는 회전익기(12)가 분출 목표 지점으로부터 벗어나지 않고 제자리 비행을 하기 위해 요구되는 동력의 크기를 일정한 수준 이내로 줄여줄 수 있다. 한편, 고정익기(10)가 선회 비행이 불가능할 정도로 선회 반경이 작을 경우, 제어부는 고정익기(10)의 고도 값 및 회전익기의 고도 값의 차이가 증가되도록 고정익기(10)의 고도 값을 자동으로 상승시키거나, 추천 고도 값을 디스플레이 또는 스피커부 등의 출력 수단을 통하여 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다.

살포 시스템(1)은 사용자에 의한 회전익기(12)의 비행에 관한 동작 및 유체관(11)의 분출여부에 관한 동작명령을 입력 받는 입력부(16)를 더 포함할 수 있다. 입력부(16)는 사용자에 의해 입력 받은 정보를 제어부(13)에 전달할 수 있다. 제어부(13)는 입력부(16)로부터 전달받은 정보를 통해 노즐부(112) 및 회전익기(12)의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 입력부(16)는 사용자에 의해 노즐부(112)와 관련된 노즐부(112)의 개패여부, 노즐부(112)에서 분출되는 유체(F)의 분출량 및 노즐부(112)의 분출방향 정보를 입력 받을 수 있다. 입력부(16)는 입력 받은 노즐부(112)의 정보를 제어부(13)에 전달하고, 제어부(13)는 유체관(11)에서 분출되는 유체(F)의 분출여부 및 분출량을 조절할 수 있다. 또한, 입력부(16)는 사용자에 의해 회전익기(12)와 관련된 피치(pitch), 롤(roll) 및 위치 정보를 입력 받을 수 있다. 입력부(16)는 입력 받은 회전익기(12) 정보를 제어부(13)에 전달하고, 제어부(13)는 회전익기(12)가 이동하는 방향 및 각도를 제어할 수 있다. 따라서 화재발생지역 주변 산불의 위치, 바람상태 및 현재 회전익기의 위치에 따라 입력부(16)는 사용자에 의해 직접 제어값을 입력받을 수 있고 입력부(12)가 입력 받은 제어값에 따라 제어부(13)는 회전익기(12)의 동작을 제어할 수 있다.

살포 시스템(1)은 회전익기(12)에 연결되어 현재 회전익기(12)의 위치, 고도 및 자세 값을 측정하고 측정한 정보를 제어부(13)에 전달하는 센싱부(17)를 더 포함할 수 있다. 제어부(13)는 센싱부(17)로부터 전달받은 정보에 기초하여 노즐부(112) 및 회전익기(12)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 회전익기(12)가 비행하는 중, 센싱부(17)는 (i) 현재 회전익기(12)의 위치좌표 값과, (ii) 현재 회전익기(12)가 비행하는 고도 값과, (iii) 현재 회전익기(12)의 피치(pitch) 및 롤(roll) 값을 측정할 수 있다. 센싱부(17)는 측정한 값들을 제어부(13)에 전달할 수 있고, 제어부(13)는 전달받은 센싱부(17)의 정보를 반영하여 이동해야 할 거리 및 움직여야 할 각도 등을 계산하여 회전익기(12)의 동작을 조절할 수 있다.

도3을 참조하면, 살포시스템(1)은 유체관(11) 주변의 분출되는 상황을 촬영하고, 촬영된 영상을 고정익기(10)에 구비된 디스플레이에 실시간으로 제공할 수 있는 카메라(14)를 더 포함할 수 있다. 카메라(14)는 상황에 따라 필요한 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 카메라(14)는 노즐부(112)의 측면에 설치될 수 있다. 카메라(14)는 노즐부(112)의 측면에 설치되어 노즐부(112)에서 분출되는 유체(F)의 분출상황 및 분출정도를 촬영할 수 있다. 또한, 카메라(14)는 회전익기(12)의 측면에도 상황에 따라 설치될 수 있다. 카메라(14)는 회전익기(12)의 측면에 설치되어 회전익기(12)의 비행경로 및 회전익기(12)의 현재 위치 등을 촬영할 수 있다. 카메라(14)는 촬영한 영상을 고정익기(10)에 구비된 디스플레이에 실시간으로 제공하여, 사용자는 촬영된 영상을 확인할 수 있도록 디스플레이는 촬영된 영상을 사용자에게 보여줄 수 있다.

살포 시스템(1)은 고정익기(10)에 구비된 배터리로부터 회전익기(12)에 전력을 제공하는 와이어(15)를 더 포함할 수 있다. 와이어(15)는 미리 저장된 배터리의 전력을 회전익기(12)에 전달하여, 회전익기(12)가 이동하고 자세를 변환하기 위해 필요한 동력을 제공할 수 있다.

도 5는 실시예에 따른 고정체에 의해 와이어가 고정되어 있는 모습을 도시한 부분 확대도이다.

도 5를 참조하면, 와이어(15)는 카메라(14)가 고정익기(10)의 디스플레이에 영상을 제공하기 위해 영상을 송신하는 통신선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라(14)가 노즐부(112)의 분출상황이나 회전익기의 동작 상황을 영상으로 찍은 후 카메라(14)는 케이블로 구성된 통신선을 이용하여 고정익기(10)에 구비된 디스플레이에 즉각적으로 영상을 제공할 수 있다. 그리고 통신선은 와이어(15) 내부에 전력공급선과 같이 구성되어 구조적으로 간단하게 설치될 수 있다.

와이어(15)가 유체관(11)으로부터 이탈되면 유체관(11)의 구조적인 안정성이 떨어질 수 있고, 와이어(15)가 유체관(11)에 분리되거나 끊어지는 사고가 발생할 수 있다. 그래서 와이어(15)는 유체관(11)의 중심축을 기준으로 일정한 거리 이상으로 이탈되지 않도록 설치될 수 있다. 와이어(15)는 유체관(11)의 길이가 긴 경우에도 유체관(11)의 길이에 맞춰 구성될 수 있게 와이어(15)와 다른 와이어(15)를 결합할 수 있는 결합부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 와이어(15)는 커플러(coupler)를 사용하여 고정익기(10) 내부의 배터리 및 회전익기(12) 또는 고정익기(10)에 구비된 디스플레이 및 카메라(14)간에 신호를 주고받을 수 있도록 다른 복수개의 와이어(15)와 연결될 수 있다.

또한 와이어(15)는 유체관(11)과 접촉되어 유체관(11)의 길이방향에 따라 나란하게 고정될 수 있다. 살포 시스템(1)은 유체관(11)에 연결되고, 와이어(15)를 유체관(11)에 고정시킬 수 있는 고정체(18)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 고정체(18)는 반고리 형상을 가지며 와이어(11)를 감싸는 형태를 가질 수 있다. 유체관(11)과 고정체(18) 사이에 와이어(11)를 배치해 고정체(18)를 유체관(11)에 연결함으로써, 와이어(15)는 유체관(11)으로부터 이탈하지 않을 수 있다.

도 6은 실시예에 따른 살포 시스템의 제어방법의 순서도이다.

도 6을 참조하면, 고정된 날개부를 갖는 고정익기(10), 상기 고정익기(10)에 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 살포 시스템의 제어방법(2)은 분출대상 좌표를 입력 받는 단계(20), 고정익기의 선회경로를 설정 받는 단계(21), 회전익기의 동작이 조절되는 단계(22) 및 유체가 분출하는 단계(23)를 포함할 수 있다.

단계20은 입력부(16)를 통해 고정익기에 구비된 입력부(16)를 통해 사용자로부터 분출대상 좌표를 입력 받을 수 있다. 입력부(16)는 사용자로부터 입력 받은 분출대상 좌표정보를 회전익기(12)와 노즐부(112)를 제어하는 제어부(13)에 제공할 수 있다. 분출대상 좌표정보를 제공받은 제어부(13)는 분출대상 좌표정보를 바탕으로 회전익기(12)와 노즐부(112)의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 단계20은 사용자로부터 노즐부(112)에 관한 노즐부(112)의 개패여부, 노즐부(112)에서 분출되는 유체(F)의 분출량, 노즐부(112)의 분출방향 정보를 입력 받을 수 있다. 단계20은 입력 받은 노즐부(112)에 관한 정보를 제어부(13)에 전달할 수 있다. 또한, 단계20은 사용자로부터 회전익기(12)와 관련된 피치(pitch), 롤(roll) 및 위치 값을 입력 받을 수 있다. 단계20은 입력 받은 회전익기(12)에 관한 정보를 제어부(13)에 전달할 수 있다.

단계21은 단계20에서 입력 받은 분출대상 좌표정보에 기초하여 고정익기(10)의 선회경로를 설정할 수 있다. 선회경로에 따라 고정익기(10)는 분출대상 좌표, 즉, 화재장소를 중심으로 선회하며 비행할 수 있다. 선회경로에 따라 고정익기(10)와 분출대상 사이의 변위, 회전익기(12)와 분출대상 사이의 변위가 달라지게 되는데, 보다 정밀한 살포 시스템(1)의 제어를 위해 설정된 선회경로정보는 회전익기(12)의 이동 및 자세를 조절하는데 사용될 수 있다.

단계22는 단계20 및 단계21에서 입력 받은 분출대상 좌표정보 및 고정익기(10)의 선회경로정보를 기초하여 회전익기(12)의 이동방향, 각도 및 분출여부를 조절할 수 있다. 또한, 단계22는 입력부(16)에서 사용자에 의해 입력 받은 회전익기(12)의 비행에 관한 동작 및 유체관의 분출여부에 관한 동작명령과 센싱부(17)에서 측정한 현재 회전익기(12)의 위치, 고도 및 자세정보를 기초로 회전익기(12)의 이동방향, 각도 및 분출여부를 조절할 수 있다. 예를 들어, 단계22는 분출대상 좌표정보, 고정익기(10)의 선회경로정보 및 센싱부(17)에서 측정한 현재 회전익기(12)의 위치정보를 분석할 수 있다. 단계 22는 분석한 정보를 토대로 분출대상, 즉, 화재장소에 화재진압용 유체(F)를 정확히 분출하기 위해 회전익기(12)를 이동시키고 피치(pitch) 및 롤(roll)과 같은 회전익기(12)의 비행각도를 조절할 수 있다.

단계23은 단계22가 회전익기(12)의 이동방향, 각도 및 분출여부를 조절한 후 고정익기(10)에 구비된 저장탱크에 저장된 화재진압용 유체(F)를 노즐부(112)를 통해 분출할 수 있다. 화재진압용 유체(F)를 분출할 때, 단계23은 노즐부(112)에서 분출되는 유체(F)의 분출여부 및 분출량을 조절할 수 있다. 구체적으로 단계23은 회전익기(2)의 현재 위치 및 유체의 분출각도 중 적어도 하나 이상의 정보에 기초하여 유체관(11)의 분출여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 단계23은 단계20 및 단계21에서 입력 받은 분출대상 좌표 및 고정익기(10)의 선회경로 정보와 단계22에서 센싱부(17)가 측정한 현재 회전익기(12) 위치정보를 토대로 노즐부(112)의 분출여부를 조절할 수 있다. 구체적으로, 노즐부(112)의 위치가 화재지역에 진입하면 단계23은 자동으로 화재진압용 유체(F)를 화재장소에 분출할 수 있다. 반대로, 노즐부(112)의 위치가 화재지역에 벗어나면 단계23은 자동으로 화재진압용 유체(F)의 분출을 정지할 수 있다. 따라서 단계23은 유체의 분출이 필요한 경우에만 자동으로 노즐부(112)에 의해 화재진압용 유체(F)를 분출할 수 있다.

살포 시스템의 제어방법(2)은 회전익기에 연결되는 영상촬영장치를 통해 회전익기가 유체를 분출하는 주변 상황을 촬영하고, 단계22와 함께 수행되는 촬영단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 노즐부(112)의 측면에 카메라(14)가 설치될 수 있다. 설치된 카메라(14)는 노즐부(112)의 측면에 위치하여 노즐부(112)에서 분출되는 유체(F)의 분출상황 및 분출정도를 촬영할 수 있다. 단계22는 촬영한 영상을 고정익기(10)에 구비된 디스플레이에 실시간으로 제공할 수 있다.

살포 시스템의 제어방법(2)은 필요시 유체관(11)을 고정익기(10)로부터 분리시키는 비상분리단계를 더 포함할 수 있다. 필요한 상황이란 예를 들어, 살포 시스템(1)이 작업수행 도중에 유체관(11)이 지상 지형지물에 걸리거나 파손이 되어 고정익기까지 위험에 빠질 수 있는 경우와 같은 긴급상황을 의미한다. 긴급 상황에서 유체관(11)을 고정익기(10)로부터 분리시킴으로써 고정익기(10)까지 사고가 발생하는 2차 사고를 방지할 수 있다.

결과적으로 실시예에 따른 살포 시스템(1) 및 살포 시스템의 제어방법(2)은 산불화재발생시 화재장소로 이동하고 화재장소에 대해 보다 정밀하게 화재진압용 유체(F)를 분출할 수 있다. 또한. 실시예에 따른 살포 시스템(1) 및 살포 시스템의 제어방법(2)은 유체관(11)이 지상에 걸리는 경우와 같은 긴급한 상황이 발생했을 때 유체관(11)을 고정익기(10)로부터 분리시킬 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

1: 살포 시스템
10: 고정익기
11: 유체관
12: 회전익기
13: 제어부
14: 카메라
15: 와이어
16: 입력부
17: 센싱부
18: 고정체

Claims

고정된 날개부를 갖는 고정익기;
상기 고정익기에 연결되고, 상기 고정익기에서 공급하는 유체가 이동할 수 있는 통로를 제공하는 유체관 및;
상기 유체관과 연결되고, 제자리 비행이 가능한 회전익기를 포함하고,
상기 유체관은,
상기 고정익기에 연결되고, 제1연결부를 포함하는 제1통로; 및
상기 제1통로에 대하여 결합 또는 분리 가능하고, 상기 제1연결부에 연결됨으로써 상기 제1통로에 연통된 상태를 유지하는 제2연결부를 포함하는 제2통로를 포함하는, 살포 시스템.
제1항에 있어서,
상기 고정익기는,
상기 유체관과 연결되고, 상기 유체관에 방출하는 유체를 저장할 수 있는 저장부를 포함하는 살포 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2통로가 상기 제1통로로부터 이탈될 수 있도록, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부 중 적어도 하나 이상의 연결부의 상태는 변화 가능한, 살포 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1연결부는,
일단은 상기 제1통로에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 상기 제1통로로부터 멀어지거나 상기 제1통로를 향하여 가까워지는 방향으로 움직일 수 있고,
상기 제2연결부는,
상기 제1연결부에 연결되고, 상기 제1연결부에 걸린 구조를 가지며,
상기 제1연결부의 타단이 상기 제1통로로부터 일정한 거리 이상으로 멀어지면, 상기 제2연결부는 상기 제1연결부로부터 이탈됨으로써, 상기 제2통로가 상기 제1통로로부터 분리되는, 살포 시스템.
제1항에 있어서,
상기 유체관은,
상기 유체관의 단부에 위치하여 상기 유체를 분출하는 노즐부;
상기 회전익기와 직접적으로 접촉되는 접촉부; 및
상기 접촉부를 기준으로 상기 노즐부의 반대편에 위치하고, 상기 접촉부보다 유연한 절곡부;
를 포함하는 살포 시스템.
제1항에 있어서,
상기 살포 시스템은,
상기 유체관에서 분출되는 유체의 분출여부를 조절하고, 상기 회전익기가 이동하는 방향 및 각도를 제어할 수 있는 제어부를 더 포함하는, 살포 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 회전익기의 현재 위치 정보에 기초하여 상기 유체관의 분출여부를 결정하는, 살포시스템.
제7항에 있어서,
상기 살포 시스템은,
사용자에 의한 상기 회전익기의 비행에 관한 동작 및 상기 유체관의 분출여부에 관한 동작명령을 입력 받아, 입력 받은 정보를 상기 제어부에 전달하는 입력부를 더 포함하는, 살포 시스템.
제1항에 있어서,
상기 살포 시스템은,
상기 유체관 주변의 분출되는 상황을 촬영하고, 촬영된 영상을 상기 고정익기에 구비된 디스플레이에 실시간으로 제공할 수 있는 카메라를 더 포함하는, 살포시스템.
제1항에 있어서,
상기 살포 시스템은,
상기 고정익기에 구비된 배터리로부터 상기 회전익기에 전력을 제공하는 와이어를 더 포함하는, 살포 시스템.
제11항에 있어서,
상기 와이어는, 상기 유체관의 중심축을 기준으로 일정한 거리 이상으로 이탈되지 않도록 설치되는 살포 시스템.
제12항에 있어서,
상기 살포 시스템은,
상기 유체관에 연결되고, 상기 와이어를 상기 유체관에 고정시킬 수 있는 고정체를 더 포함하는, 살포 시스템.
고정된 날개부를 갖는 고정익기, 상기 고정익기에 연결되고 상기 고정익기에서 공급하는 유체가 이동할 수 있는 통로를 제공하는 유체관, 상기 유체관과 연결되고 제자리 비행이 가능한 회전익기 및 상기 회전익기를 제어 가능한 제어부를 포함하는 살포 시스템의 제어 방법에 있어서,
상기 고정익기에 구비된 입력부를 통하여 사용자로부터 분출대상 좌표를 입력받는 단계;
수신된 상기 분출대상 좌표에 기초하여, 상기 고정익기의 선회경로를 설정하는 단계;
수신된 상기 분출대상 좌표에 기초하여, 상기 회전익기의 이동방향, 각도 및 분출여부가 조절되는 단계; 및
상기 고정익기에 저장된 유체를 노즐부를 통해 분출하는 단계;
를 포함하는, 살포 시스템의 제어방법.
제14항에 있어서,
상기 살포 시스템의 제어방법은,
상기 회전익기에 연결되는 영상촬영장치를 통해 상기 회전익기가 상기 유체를 분출하는 주변 상황을 촬영하고, 상기 조절되는 단계와 함께 수행하는 촬영단계를 더 포함하는, 살포 시스템의 제어방법.
제14항에 있어서,
상기 살포 시스템의 제어방법은,
상기 유체관을 상기 고정익기로부터 분리시키는 비상분리단계를 더 포함하는 살포 시스템의 제어방법.