KR102347832B1 - 멀티콥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비상 착륙에서도 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 랜딩기어를 구비한 멀티콥터에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터는 몸체부, 상기 몸체부를 지지하는 지지바, 상기 지지바의 양측에 각각 구비되는 스트럿(strut), 그리고 상기 스트럿의 하단에 각각 구비되는 랜딩 스키드를 포함하며, 상기 스트럿은, 상하단에서 서로 연결된 2개의 호형 스트립을 상기 지지바의 양측에 각각 구비하며, 그리고 2개의 상기 호형 스트립을 서로 이어주는 복수의 리벳을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티콥터{Multi-copter}

본 발명은 비상 착륙에서도 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 랜딩기어를 구비한 멀티콥터에 관한 것이다.

멀티콥터(multi-copter)는 기체에 프로펠러를 2개 이상 장착하여 이착륙, 추진 그리고 회전하는 항공기를 지칭한다.

이러한 멀티콥터는 보통, 프로펠러의 개수에 따라 바이콥터(2개), 트리콥터(3개), 쿼드콥터(4개) 등으로 분류할 수 있으며, 특히 네 개의 프로펠러를 사용해 이착륙하고 추진하는 쿼드콥터(quadcopter)는 대중적으로 널리 보급되고 있으며 비행조건이 안정적인 것으로 알려져 있다.

한편, 멀티콥터는 이착륙 시 동체와 탑재품의 보호를 위해 랜딩기어가 설치된다. 랜딩기어는 일반적으로 동체와 탑재품이 지상과 충돌하지 않도록 동체 밑면에 장착된다.

이러한 랜딩기어는 동체 및 탑재품 보호를 위해 2가지 특성이 구비되어야 한다. 첫 번째는 동체 및 탑재품의 자중에 의한 처짐을 지지할 수 있도록 충분한 강성을 가져야 하고, 두 번째는 멀티콥터가 착륙할 때 동체와 탑재품에 손상이 가지 않도록 충격 흡수를 위한 탄성을 가져야 한다.

그런데 이러한 두 가지 특성은 서로 상반된 성질을 갖는다. 즉, 너무 높은 강성을 가질 경우, 멀티콥터의 자중에 의한 처짐은 제한되나 착륙 시 발생되는 충격에너지 흡수가 불가하여 탑재품의 손상을 발생시킬 수 있으며, 반대로 너무 높은 탄성을 가질 경우, 착륙 시 충격에너지 흡수는 가능하나 랜딩기어의 큰 변형(처짐)으로 인해 동체 및 탑재품이 지면에 충돌하여 손상이 발생될 수 있다.

일반적인 항공기 및 대형 무인기의 랜딩기어의 경우, 위와 같은 두 가지 특성을 모두 만족하기 위해 높은 강성의 스트럿(Strut)과 충격 흡수를 위한 스프링 댐퍼(Spring & Damper) 시스템을 구비한다. 그러나 고강성 스트럿과 댐퍼로 구성된 랜딩기어는 크기 및 중량이 커지므로, 소형 멀티콥터에 탑재 시 탑재 중량 및 체공 성능에 악영향을 미칠 수 있다.

도 6 및 도 7에는 종래의 멀티콥터의 랜딩기어(400)의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 멀티콥터의 경우는, 비상 착륙 시, 랜딩기어의 높은 강성으로 인해 충돌 에너지의 흡수가 사실상 불가하여 동체 및 탑재품에 손상 가능성이 높다(도 6의 (a)는 착륙 전, 도 6의 (b)는 착륙 직후를 나타낸다). 또한, 도 7에 도시된 멀티콥터의 경우는, 비상 착륙 시, 랜딩기어의 높은 탄성으로 충격 흡수는 가능하나 처짐량이 커서 탑재품이 지면과 충돌할 위험성을 안고 있다(도 7의 (a)는 착륙 전, 도 7의 (b)는 착륙 직후를 나타낸다).

한국특허등록 제1968577호 (2019.04.08)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 강성과 탄성을 모두 만족하고 구조상 단순하고 가벼운 랜딩기어를 구비한 멀티콥터를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터는 몸체부, 상기 몸체부를 지지하는 지지바, 상기 지지바의 양측에 각각 구비되는 스트럿(strut), 그리고 상기 스트럿의 하단에 각각 구비되는 랜딩 스키드를 포함하며, 상기 스트럿은, 상하단에서 서로 연결된 2개의 호형 스트립을 상기 지지바의 양측에 각각 구비하며, 그리고 2개의 상기 호형 스트립을 서로 이어주는 복수의 리벳을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 리벳은 상기 스트럿이 서로 연결되는 상단에서 하단 방향으로 홀수 개가 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 멀티콥터의 비상착륙 시, 착륙 충격 에너지에 비례하여, 상기 복수의 리벳 중에서 상기 스트럿의 중앙부에 위치하는 제1 리벳이 먼저 탈착되고, 그 다음으로 상기 제1 리벳에서 상하 방향으로 가까이에 위치하는 리벳부터 순차적으로 더 탈착될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리벳은, 암 리벳과 수 리벳을 구비하며, 상기 암 리벳은 한 면이 개방된 공동부와, 내벽에 설치된 걸림턱을 구비하며, 상기 수 리벳은 상기 걸림턱에 걸릴 수 있는 복수 개의 돌기부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수 리벳을 상기 암 리벳에 대하여 상대적으로 회전시켜, 상기 걸림턱에 걸리는 복수 개의 돌기부의 개수를 조절하여, 상기 리벳의 탈착 강도를 조절하여 상기 스트럿의 강성을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 멀티콥터는 다음과 같은 효과를 가진다.

착륙 충격 에너지에 비례하여, 복수의 리벳 중에서 스트럿의 중앙부에 위치하는 리벳, 그리고 이에 이웃하는 리벳 순으로 순차적으로 탈착되도록 함으로써, 단순한 구조를 통하여, 강성과 탄성을 모두 만족하고 가벼운 랜딩기어를 제공할 수 있다.

또한, 암 리벳에 대한 수 리벳의 상대적 회전 각도에 따라 암 리벳의 걸림턱에 걸리는 수 리벳의 돌기부의 개수를 조절할 수 있으므로, 별도의 구성을 추가할 필요 없이, 사용자가 스트럿의 강성을 손쉽게 변경하면서 조절할 수 있다.

한편, 본 발명은 명시적으로 기재되지는 않았지만 상술한 구성으로부터 기대할 수 있는 다른 효과도 물론 포함한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터의 주요 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1의 멀티콥터의 랜딩기어의 구성을 나타낸다.
도 3은 도 1의 멀티콥터에서 제1 리벳이 탈착된 모습을 나타낸다.
도 4는 도 1의 멀티콥터에서 제1 리벳에 상하 방향으로 이웃하는 제2 리벳이 탈착된 모습을 나타낸다.
도 5는 도 1의 멀티콥터의 리벳에서 수 리벳와 암 리벳의 주요 구성을 나타낸다.
도 6은 종래의 멀티콥커의 랜딩기어의 구성을 나타낸다.
도 7은 또 다른 종래의 멀티콥커의 랜딩기어의 구성을 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터의 주요 구성을 나타내는 모식도이고, 도 2는 도 1의 멀티콥터의 랜딩기어의 구성을 나타내며, 도 3은 도 1의 멀티콥터에서 제1 리벳이 탈착된 모습을 나타내며, 도 4는 도 1의 멀티콥터에서 제1 리벳에 상하 방향으로 이웃하는 제2 리벳이 탈착된 모습을 나타내며, 도 5는 도 1의 멀티콥터의 리벳에서 수 리벳와 암 리벳의 주요 구성을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터는 몸체부(동체)(1), 몸체부(1)를 지지하는 지지바(support bar)(2), 지지바(2)의 양측에 각각 연결되는 스트럿(strut)(3), 그리고 스트럿(3)의 하단에 각각 구비되는 랜딩 스키드(landing skid)(4)를 포함한다.

스트럿(3)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상하단에서 각각 서로 연결된 2개의 호형(弧形) 스트립(31)을 지지바(2)의 양측에 구비하며, 또한 2개의 호형 스트립(31)을 서로 이어주는 복수의 패스너(fastener) 예를 들면, 리벳(rivet)(32)을 포함한다.

복수의 리벳(32)은 이들 2개의 스트립(31)이 서로 벌어지지 않도록 고정하며. 2개의 호형 스트럿(31)이 서로 연결되는 상단에서 하단 방향으로 장착될 수 있다. 본 실시예에서는 홀수 개 즉, 5개의 리벳(32)이 장착된 멀티콥터가 예시적으로 도시되어 있다.

도 1을 참고하면, 복수의 리벳(32)이 호형 스트립(31)이 서로 벌어지는 것을 억제하여 몸체부(1)의 처짐을 억제할 수 있다.

만일, 비상 착륙 시, 높은 하강 속도로 인해 멀티콥터에 가해지는 충격에너지가 커질 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들면 호형 스트립(31)의 높이 방향으로 대략 중앙 부위에 장착된 리벳, 즉 제1 리벳(321)이 탈착하면서, 착륙 충격 에너지는 호형 스트립(31)이 국부적으로 변형되면서 효과적으로 흡수될 수 있다.

한편, 착륙 충격 에너지가 더 크게 발생할 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 호형 스트립(31)의 대략 중앙 부위에 장착된 제1 리벳(321)에 더하여, 이에 상하로 이웃하는 제2 리벳(322)이 추가로 탈착되면서, 호형 스트립(31)이 더 큰 충격 에너지를 흡수할 수 있다.

이와 같이, 멀티콥터의 비상 착륙 시, 착륙 충격 에너지에 비례하여, 복수의 리벳(32) 중에서 스트럿(31)의 중앙 부위에 위치하는 제1 리벳(321)이 먼저 탈착되고, 그 다음으로 제1 리벳(321)에서 상하 방향으로 가까이에 위치하는 제2 리벳(322)부터 순차적으로 더 탈착될 수 있다. 물론, 멀티콥터가 착륙 충격 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있는 설계 조건에 따라, 그 순서는 변경될 수 있을 것이다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 리벳(32)은, 암 리벳(female rivet)(33)과 수 리벳(male rivet)(34)을 포함한다.

암 리벳(33)은 한 면이 개방된 공동(空洞)부(332)와, 내벽에 설치된 걸림턱(331)을 구비한다. 그리고 수 리벳(34)은 그 표면에 암 리벳(33)의 걸림턱(331)에 걸릴 수 있는 복수 개의 돌기부(341)를 구비한다.

이를 통하여, 수 리벳(34)을 암 리벳(33)에 대하여 상대적으로 회전시켜, 암 리벳(33)의 걸림턱(331)에 걸리는 복수 개의 돌기부(341)의 개수를 변경하여, 리벳(32)의 탈착 강도를 조절하여 스트럿(31)의 강성을 조절할 수 있다.

즉, 도 5에는 예시적으로 암 리벳(34)이 3개의 돌기부(341)를 구비하고 있다. 먼저, 암 리벳(33)을 수 리벳(34)의 공동부(332)로 삽입한다. 이때, 수 리벳(34)의 돌기부(341)가 암 리벳(33)의 걸림턱(331)에 간섭되지 않게 삽입한다.

다음, 수 리벳(34)을 암 리벳(33)에 대하여 상대적으로 회전시켜 수 리벳(34)의 복수의 돌기부(341) 중 하나 이상이 암 리벳(33)의 걸림턱(331)에 걸리게 하면 수 리벳(34)이 암 리벳(33)으로 탈착되는 것을 억제할 수 있다.

그리고 수 리벳(34)은 복수 개의 돌기부(341)를 구비하고 있으므로, 암 리벳(33)에 대한 수 리벳(34)의 상대적 회전 각도에 따라 암 리벳(33)의 걸림턱(331)에 걸리는 수 리벳(34)의 돌기부(341)의 개수를 조절할 수 있다. 예를 들면, 암 리벳(33)의 걸림턱(331)에 걸리는 수 리벳(34)의 돌기부(341)의 개수가 많을수록 리벳의 탈착에 필요한 하중이 커지므로, 이를 통하여 스트럿(31)의 강성을 적절하게 조절할 수 있게 된다. 따라서, 별도의 구성을 추가할 필요 없이, 스트럿(31)의 강성을 사용자가 손 쉽게 변경하면서 조절하는 것이 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1...몸체부(동체), 2...지지바
3...스트럿
31...호형 스트립, 32...복수의 리벳
33...암 리벳,
331...걸림턱, 332...공동부
34...수 리벳, 341...돌기부
4...랜딩 스키드

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 멀티콥터에 있어서,
   몸체부,
   상기 몸체부를 지지하는 지지바,
   상기 지지바의 양측에 각각 구비되는 스트럿(strut), 그리고
   상기 스트럿의 하단에 각각 구비되는 랜딩 스키드
   를 포함하며,
   상기 스트럿은,
   상하단에서 서로 연결된 2개의 호형 스트립을 상기 지지바의 양측에 각각 구비하며, 그리고 2개의 상기 호형 스트립을 서로 이어주는 복수의 리벳을 포함하며,
   상기 복수의 리벳은 상기 스트럿이 서로 연결되는 상단에서 하단 방향으로 홀수 개가 장착되며,
   상기 멀티콥터의 비상착륙 시, 착륙 충격 에너지에 비례하여, 상기 복수의 리벳 중에서 상기 스트럿의 중앙부에 위치하는 제1 리벳이 먼저 탈착되고, 그 다음으로 상기 제1 리벳에 상하 방향으로 가까이에 위치하는 리벳부터 순차적으로 더 탈착될 수 있는
   멀티콥터.
4. 제3항에서,
   상기 리벳은,
   암 리벳과 수 리벳을 구비하며,
   상기 암 리벳은 한 면이 개방된 공동부와, 내벽에 설치된 걸림턱을 구비하며,
   상기 수 리벳은 상기 걸림턱에 걸릴 수 있는 복수 개의 돌기부를 구비하는
   멀티콥터.
5. 제4항에서,
   상기 수 리벳을 상기 암 리벳에 대하여 상대적으로 회전시켜, 상기 걸림턱에 걸리는 복수 개의 돌기부의 개수를 변경하여, 상기 리벳의 탈착 강도를 조절하여 상기 스트럿의 강성을 조절할 수 있는
   멀티콥터.

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