KR102274818B1 - 환형보조기구가 장착된 농업용 드론 - Google Patents

환형보조기구가 장착된 농업용 드론 Download PDF

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이지근
배종근
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유승화
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전북대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 농업용 드론에 관한 것으로서, 특히 노즐에서 분사되는 약액이 비산되는 것을 최소화하고 하방향으로 효과적으로 분사되도록 할 수 있는 환형보조기구가 장착된 농업용 드론에 관한 것이다.
본 발명의 환형보조기구가 장착된 농업용 드론은, 회전날개가 장착되고, 약액통이 장착된 드론본체와; 상기 회전날개보다 하부에서 상기 드론본체에 장착되고, 상기 약액통으로부터 약액을 하방향으로 분사하는 노즐과; 상기 회전날개의 하부에서 상기 드론본체에 장착되는 링 형상의 환형보조기구;를 포함하여 이루어지되, 상기 환형보조기구는 상부와 하부가 개방된 상태로 상기 노즐의 둘레, 상부 또는 하부에 배치되고, 상기 환형보조기구는 상기 회전날개의 하부에서 발생하는 회전유동을 하향풍으로 변경하여 상기 노즐에서 분사되는 약액이 하방향으로 가속되어 분사되도록 유도하는 것을 특징으로 한다.

Description

환형보조기구가 장착된 농업용 드론 { AGRICULTURAL DRONE MOUNTING RING TYPE ASSISTED DEVICE }
본 발명은 농업용 드론에 관한 것으로서, 특히 노즐에서 분사되는 약액이 비산되는 것을 최소화하고 하방향으로 효과적으로 분사되도록 할 수 있는 환형보조기구가 장착된 농업용 드론에 관한 것이다.
드론은 최초 군사용으로 개발되었으나, 운반 및 보관의 편리성, 조작 용이로 방송에서 촬영용으로 가장 많이 사용되고 있다. 또한, 최근에는 재난 재해 모니터링, 물류 운반, 산불진화 또는 농약 살포용 드론에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
농약 살포용 드론의 경우, 최대 10Kg의 농약을 탑재하여 살포 가능한 기기가 최근 개발되었으며, 시간당 최대 10에이커(약 4만 평방제곱미터) 면적에 농약을 살포할 수 있다고 알려진다.
이는 60명이 할 일을 드론 혼자 할 수 있는 것으로 인력 대비 40~60배의 효율을 달성한다.
이러한 높은 효율로 드론을 이용한 농약 살포 요구가 차츰 증가하고 있다.
농약 살포용 드론은, 일반적으로 회전날개가 장착된 본체, 약액통, 약액펌프, 노즐, 붐대 등으로 이루어진다.
상기 노즐에서 분사되는 약액은 하방향으로 그대로 분사되어, 식물의 목표지점에 도달하여야 농약 방제의 효과가 높게 된다.
농약 살포용 드론 회전날개의 회전에 의해 비행을 하게 되는데, 회전날개의 회전시 회전날개의 하부에는 하향풍 뿐만 아니라, 팁 와류, 재순환유동 등의 복잡한 유동장이 발생하게 된다.
이로 인해 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 상기 노즐에서 분사되는 약액은 하방향으로만 분사되는 것이 아니라, 회전하거나 재순환 유동을 하게 되어, 상기 노즐에서 분사되는 약액이 목표 지점에 정확하게 도달하지 못하고 다른 곳으로 이동하게 되는 등의 문제가 있다.
등록특허 10-1875314
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전날개의 하부에서 발생되는 공기의 회전유동을 하방향으로의 흐름으로 변환시켜 노즐에서 분사되는 약액이 비산되는 것을 최소화하여 목적지점에 효과적으로 도달하도록 할 수 있는 환형보조기구가 장착된 농업용 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 환형보조기구가 장착된 농업용 드론은, 회전날개가 장착되고, 약액통이 장착된 드론본체와; 상기 회전날개보다 하부에서 상기 드론본체에 장착되고, 상기 약액통으로부터 약액을 하방향으로 분사하는 노즐과; 상기 회전날개의 하부에서 상기 드론본체에 장착되는 링 형상의 환형보조기구;를 포함하여 이루어지되, 상기 환형보조기구는 상부와 하부가 개방된 상태로 상기 노즐의 둘레, 상부 또는 하부에 배치되고, 상기 환형보조기구는 상기 회전날개의 하부에서 발생하는 회전유동을 하향풍으로 변경하여 상기 노즐에서 분사되는 약액이 하방향으로 가속되어 분사되도록 유도하는 것을 특징으로 한다.
상기 노즐은 다수개가 상호 이격되어 장착되되, 상기 환형보조기구의 안쪽에는 다수개의 상기 노즐이 모두 배치되어 있다.
상기 환형보조기구의 직경은, 상기 회전날개를 포함한 상기 드론본체의 전체 크기와 같거나 크다.
상기 환형보조기구는 상부의 직경이 크고 하부의 직경이 작게 형성된다.
상기 환형보조기구는 다수개가 상호 연결되어 링 형상을 이루는 원호부재를 포함하여 이루어지되, 상기 원호부재는 상하방향으로 회전되어 그 각도가 조절되며, 상기 원호부재의 각도조절에 의해 상기 환형보조기구를 통한 하향풍의 강도가 조절할 수 있다.
상기 환형보조기구는, 일단이 상기 드론본체에 결합되는 다수개의 지지대와; 각각의 상기 지지대의 타단에 결합되는 다수개의 원호부재;를 포함하여 이루어지되, 상기 원호부재는 상기 지지대의 타단에 상하방향으로 회전 가능하게 장착된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 환형보조기구가 장착된 농업용 드론에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
노즐의 주변에 장착된 환형보조기구가 회전날개의 하부에서 발생되는 공기의 회전유동을 하방향으로의 흐름으로 변환시켜, 공기가 노즐의 상부에서 하부로 공급하도록 함으로써 상기 노즐에서 분사되는 약액이 비산되는 것을 최소화하여 목적지점에 효과적으로 도달하도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 환형보조기구가 다수개의 원호부재로 이루어져 그 각도가 변경되도록 함으로서, 상기 환형보조기구의 내부를 통해 하방향으로 분사되는 공기의 강도를 조절할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 농업용 드론에 의해 분사되는 약액이 비산되는 것을 나타내는 사진,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 농업용 드론의 정면도-일부단면
도 3는 본 발명의 제1실시예에 따른 농업용 드론의 평면도,
도 4는 도 2에서 환형보조기구에 의한 공기의 흐름을 표시한 정면도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 농업용 드론의 정면도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 농업용 드론의 평면도.
제1실시예
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 농업용 드론의 정면도이고, 도 3는 본 발명의 제1실시예에 따른 농업용 드론의 평면도이며, 도 4는 도 2에서 환형보조기구에 의한 공기의 흐름을 표시한 정면도이다.
본 발명의 농업용 드론은, 드론본체(10)와, 노즐(20)과, 환형보조기구(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 드론본체(10)는 다수개의 회전날개(11)가 장착되어 있고, 약액통(12)이 장착되어 있다.
이러한 상기 드론본체(10)는 종래의 농업용 드론의 구조를 이용하면 충분하기 때문에, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기 노즐(20)은 상기 회전날개(11)보다 하부에서 상기 드론본체(10)에 장착된다.
이러한 상기 노즐(20)은 상기 약액통(12)으로부터 농약 등의 약액을 공급받아 하방향으로 분사한다.
상기 노즐(20)은 상기 드론본체(10)에 직접 장착될 수도 있고, 상기 드론본체(10) 장착된 붐대(13)에 설치되어 상기 붐대(13)를 통해 상기 드론본체(10)에 장착될 수도 있다.
상기 환형보조기구(30)는 링 형상으로 이루어지고, 상기 회전날개(11)의 하부에서 상기 드론본체(10)에 장착된다.
상기 환형보조기구(30)는 상부와 하부가 개방된 상태로 상기 노즐(20)의 둘레, 상부 또는 하부에 배치된다.
이러한 상기 환형보조기구(30)는 상기 회전날개(11)의 하부에 배치되어 상기 회전날개(11)에서 발생되는 회전유동을 하향풍으로 변경하여, 상기 노즐(20)에서 분사되는 약액이 하방향으로 가속되어 분사되도록 유도한다.
위와 같이 상기 환형보조기구(30)는 상기 노즐(20)의 주변에서 하방향으로 공기의 흐름이 작용하도록 유도함으로서, 상기 노즐(20)에서 분사되는 약액이 하방향으로 가속되어 분사되도록 하고, 이로 인해 상기 노즐(20)에서 분사되는 약액이 비산 즉 다른 곳으로 흩날리지는 것을 최소화하면서 하방향으로 보다 많이 분사되도록 할 수 있다.
상기 노즐(20)은 다수개가 상호 이격되어 장착되고, 다수개의 상기 노즐(20)은 모두 상기 환형보조기구(30)의 안쪽에 배치되어 있다.
이를 위해 상기 환형보조기구(30)의 크기는 커야 하는데, 바람직하게는 상기 환형보조기구(30)의 직경이 상기 회전날개(11)를 포함한 상기 드론본체(10)의 전체 크기와 같거나 약간 크도록 한다.
그리고, 상기 환형보조기구(30)는 상부의 직경이 크고 하부의 직경이 작게 형성되도록 한다.
이때, 상기 환형보조기구(30)의 원주면은 본 실시예의 도면처럼 곡선으로 이루어질 수도 있고, 이와 달리 경사진 직선으로 이루어질 수도 있다.
상기 환형보조기구(30)의 상부의 직경이 크고 하부의 직경이 작게 형성됨으로서, 상기 환형보조기구(30)의 상부를 통해 공급된 공기가 하부를 통해 배출될 때 하방향으로의 속도가 증가하게 된다.
그리고, 상기 환형보조기구(30)는 상기 드론본체(10)에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.
본 실시예에서 상기 환형보조기구(30)는 상기 드론본체(10)에 장착된 붐대(13)에 장착되어 있으나, 다른 구성을 통해 상기 드론본체(10)에 결합될 수도 있다.
위와 같이 상기 노즐(20)의 바깥쪽 또는 상부, 하부에 배치되는 상기 환형보조기구(30)에 의해, 상기 회전날개(11)의 회전시 상기 회전날개(11)의 하부에서 발생되는 공기의 회전 흐름이 상기 환형보조기구(30)의 내주면에 부딪히면서 반경방향 및 접선방향 속도 성분이 하방향 속도 성분으로 변환되고, 이로 인해 공기는 상기 환형보조기구(30)의 안쪽을 통과하면서 하방향의 직류로 변환되어 상기 노즐(20)의 상부에서 하부로 하방향 흐름으로 분사되게 된다.
상기 환형보조기구(30)는 상기 노즐(20)의 하부에 장착될 수도 있으나, 바람직하게는 상기 노즐(20)과 같거나 약간 상부에 장착되도록 한다.
상기 환형보조기구(30)의 직경이 아래방향으로 갈수록 좁아지게 경사 배치됨으로서, 상기 노즐(20)의 주변에서 공기의 흐름이 하방향으로 더욱 빨라지도록 유도할 수 있다.
위와 같이 상기 환형보조기구(30)에 의해 상기 노즐(20) 주변에서 공기의 흐름이 하방향으로 변환되게 되면, 약액의 액적 가속 및 액적 부착률을 증가시키데 필요한 하방향 속도성분을 증가시킬 수 있게 된다.
상기 환형보조기구(30)에 의해 상기 노즐(20)의 주변에서 하방향 속도 성분이 증강하게 되면, 액적의 각운동량을 증가시켜 측면풍 등에 의한 비산을 억제할 수 있으며, 방제 대상으로 액적이 집중될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 하향풍 유동구조에 의한 비산을 억제하여 궁극적으로 약액의 부착률을 증가시킬 수 있다.
제2실시예
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 농업용 드론의 정면도이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 농업용 드론의 평면도이다.
도 6에서는 설명의 편의를 위해 회전날개(11)를 도시하지 않았다.
제2실시예는 제1실시예와 비교하여 상기 환형보조기구(30)가 분리되어 있다는 점에서 차이가 있는바 이를 중심으로 설명한다.
상기 환형보조기구(30)는 다수개의 원호부재(32)로 이루어지고, 이러한 다수개의 상기 원호부재(32)가 상호 연결되어 링 형상의 환형보조기구(30)를 이루게 된다.
본 실시예의 도면에서 상기 원호부재(32)는 총 4개로 이루어져 있으나, 상기 원호부재(32)는 상호 연결되었을 때 원을 이루는 것이라면 2개 이상으로 이루어질 수도 있다.
상기 원호부재(32)는 상하방향으로 회전되어 그 각도가 조절된다.
위와 같이 상기 원호부재(32)가 회전되어 각도가 조절됨에 따라 상기 환형보조기구(30)를 통한 하향풍의 강도가 조절할 수 있게 된다.
보다 구체적으로 상기 환형보조기구(30)는, 지지대(31)와 원호부재(32)를 포함하여 이루어진다.
상기 지지대(31)는 다수개로 이루어지고, 일단이 상기 드론본체(10)에 결합되고, 타단에 상기 원호부재(32)가 결합된다.
본 실시예의 도면에서 상기 지지대(31)는 상기 드론본체(10)에 결합된 상기 붐대(13)에 결합되어 있다.
상기 지지대(31)는 상기 붐대(13) 이외에 다른 구성을 통해 상기 드론본체(10)에 결합될 수도 있다.
상기 지지대(31)의 타단에 결합된 상기 원호부재(32)는 상기 지지대(31)의 타단에 상하방향으로 회전 가능하게 장착된다.
따라서, 상기 지지대(31)에 대하여 상기 원호부재(32)를 수동으로 회전시키거나, 모터 등을 통해 자동으로 회전시킴으로서, 상기 환형보조기구(30)의 내부를 통해 하방향으로 유동하는 공기의 강도를 제어할 수 있어, 약액분사시 분사 강도가 조절되어 성장기에 있는 연약한 농작물에 피해를 입히지 않으면서 약액 분사가 이루어지도록 할 있다.
그외 다른 사항은 제1실시예와 동일 유사하기 때문에, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명인 환형보조기구가 장착된 농업용 드론은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 드론본체, 11 : 회전날개, 12 : 약액통, 13 : 붐대,
20 : 노즐,
30 : 환형보조기구, 31 : 지지대, 32 : 원호부재.

Claims (6)

  1. 회전날개가 장착되고, 약액통이 장착된 드론본체와;
    상기 회전날개보다 하부에서 상기 드론본체에 장착되고, 상기 약액통으로부터 약액을 하방향으로 분사하는 노즐과;
    상기 회전날개의 하부에서 상기 드론본체에 장착되는 링 형상의 환형보조기구;를 포함하여 이루어지되,
    상기 환형보조기구는 상부와 하부가 개방된 상태로 상기 노즐의 둘레, 상부 또는 하부에 배치되고,
    상기 환형보조기구는 상기 회전날개의 하부에서 발생하는 회전유동을 하향풍으로 변경하여 상기 노즐에서 분사되는 약액이 하방향으로 가속되어 분사되도록 유도하며,
    상기 환형보조기구는 다수개가 상호 연결되어 링 형상을 이루는 원호부재를 포함하여 이루어지고,
    상기 원호부재는 상하방향으로 회전되어 그 각도가 조절되며,
    상기 원호부재의 각도조절에 의해 상기 환형보조기구를 통한 하향풍의 강도가 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 환형보조기구가 장착된 농업용 드론.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 노즐은 다수개가 상호 이격되어 장착되되,
    상기 환형보조기구의 안쪽에는 다수개의 상기 노즐이 모두 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 환형보조기구가 장착된 농업용 드론.
  3. 청구항2에 있어서,
    상기 환형보조기구의 직경은, 상기 회전날개를 포함한 상기 드론본체의 전체 크기와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 환형보조기구가 장착된 농업용 드론.
  4. 청구항1에 있어서,
    상기 환형보조기구는 상부의 직경이 크고 하부의 직경이 작게 형성된 것을 특징으로 하는 환형보조기구가 장착된 농업용 드론.
  5. 삭제
  6. 청구항1에 있어서,
    상기 환형보조기구는,
    일단이 상기 드론본체에 결합되는 다수개의 지지대와;
    각각의 상기 지지대의 타단에 결합되는 다수개의 원호부재;를 포함하여 이루어지되,
    상기 원호부재는 상기 지지대의 타단에 상하방향으로 회전 가능하게 장착된 것을 특징으로 하는 환형보조기구가 장착된 농업용 드론.
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