KR102426459B1 - 방향 덕트와 방향판을 이용한 비행체 조절과 바람 대응 비행체 - Google Patents
방향 덕트와 방향판을 이용한 비행체 조절과 바람 대응 비행체 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 비행체는, 양력을 만드는 날개; 상기 날개에 장착되며 바람의 세기와 방향을 감지하여 감지신호를 컴퓨터(C)로 전송하는 바람세기와 방향감지장치(B); 상기 날개의 일측에 장착되며, 윗 공기를 흡입하여 아래쪽으로 배출하는 통 역할을 하는 덕트(D); 상기 덕트의 내부에 설치되어 윗 공기를 흡입하여 아래로 배출하여 추력을 발생시키는 모터와 프로펠러로 구성된 추력장치; 상기 컴퓨터(C)의 제어신호에 따른 방향 및 기울기 조절 동작을 수행하기 위해 상기 덕트의 하부에 형성된 아랫 방향 덕트(LDF)와 아랫 방향판(LFa) 및 상기 덕트의 상부에 설치된 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa); 상기 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 세기와 방향 감지 신호를 전송받고, 상기 바람세기와 방향 및 운전자가 조정하는 운전 속도에 따라 상기 아래 방향판(LFa), 아래 방향덕트(LDF), 윗 방향판(HFa), 및 윗 방향덕트(HDF)가 설정된 프로그램에 따라 대응하는 제어동작을 하도록 제어 신호를 전송하는 기능을 포함하는 상기 컴퓨터(C); 를 포함하며, 상기 컴퓨터(C)가 상기 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 세기와 방향 감지 신호를 받아서 바람에 대응하는 제어신호를 전송하여 상기 각 방향덕트와 방향판의 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
Description
비행체의 수직 이착륙과 어느 방향으로나 이동이 가능한 것과, 호버링에서 천이 비행 과정 없이 바로 수평 또는 대각선 비행 분야. 바람 대응 시스템에 의한 궤도를 유지하며 안전 운행할 수 있게 구성한 분야.
기존의 드론 비행체는 수직 이착륙으로 인하여 도심 접근성을 배가 시켰으나 에너지 효율 저하로 먼 거리 운행제한을 받아 아직까지 상용화에 한계를 드러내고 있으며, 바람에 부딪쳤을 경우 궤도를 벗어나 안전 운행에 제약이 있었다.
기존의 드론 비행체는 전후, 좌우 이동으로 비행 및 수직 이착륙은 가능하였으나, 급박한 조정이 곤란하였으며, 추력발생은 전진하려는 반대편의 양력을 증가시켜 양력이 상대적으로 적은 쪽으로 추력이 발생하게 하는 간접적인 추력 발생으로 인하여 에너지 효율이 낮고 장 거리를 비행할 수 없어서 상용화에 한계가 있었다.
비행체의 수직 이착륙시 또는 이동시 바람에 의하여 비행체가 궤도를 벗어나 사람이나 주변 장애물에 부딪치는 경우와 호버링 시 안정적으로 제자리를 위치하지 못하여 촬영이나 기타 작업이 불가능한 경우가 많았다.
기존의 드론 비행체는 전후, 좌우 이동으로 비행 및 수직 이착륙은 가능하였으나, 급박한 조정이 곤란하였으며, 추력발생은 전진하려는 반대편의 양력을 증가시켜 양력이 상대적으로 적은 쪽으로 추력이 발생하게 하는 간접적인 추력 발생으로 인하여 에너지 효율이 낮고 장 거리를 비행할 수 없어서 상용화에 한계가 있었다.
비행체의 수직 이착륙시 또는 이동시 바람에 의하여 비행체가 궤도를 벗어나 사람이나 주변 장애물에 부딪치는 경우와 호버링 시 안정적으로 제자리를 위치하지 못하여 촬영이나 기타 작업이 불가능한 경우가 많았다.
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본 발명은 비행체의 수직 이착륙이 용이하고, 운전자가 조정하는 방향으로 방향 전환이 가능하고, 제자리 비행시 천이 비행과정 없이 수평으로 전진 비행이 가능하며, 바람에 대응하는 제어동작으로 안전 운행할 수 있는 비행체를 제공하는 것이다.
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본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 비행체는, 양력을 만드는 날개(A); 상기 날개에 장착되며 바람의 세기와 방향을 감지하는 바람세기와 방향감지장치(B); 상기 날개의 일측에 장착되며, 윗 공기를 흡입하여 아래쪽으로 배출하는 통 역할을 하는 덕트(D); 상기 덕트의 내부에 설치되어 윗 공기를 흡입하여 아래로 배출하도록 추력을 발생시키는 모터와 프로펠러로 구성된 추력장치; 상기 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 세기와 방향 감지 신호를 전송받고, 상기 바람세기와 방향 및 운전자의 조정에 따라, 각 방향덕트(LDF, HDF) 및 방향판(LFa, HFa)이 설정된 프로그램에 따라 대응하는 제어동작을 하도록 제어 신호를 전송하는 기능을 포함하는 컴퓨터(C); 상기 컴퓨터(C)의 제어신호에 따른 방향 및 기울기 조절 동작을 수행하기 위해 상기 덕트(D)의 하부에 형성된 아랫 방향 덕트(LDF)와 아랫 방향판(LFa) 및 상기 덕트의 상부에 설치된 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 아랫 방향덕트(LDF)는 각각 원주의 일측에 설치된 회전모터(MT)로부터 회전힘을 전달받아 좌, 우 회전을 하는 링 형상의 기울기 조절 회전체(FD); 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 원둘레 상측 부분에 형성된 기어와 일 측이 연결되고 상기 기울기 조절 회전체의 내부 공간을 가로지르도록 형성된 축 형상의 연결체(FG); 및 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 상부 또는 하부에 형성되며, 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 수직면의 일부가 전자석(FE)으로 결속되어 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 회전에 따라 방향덕트를 좌, 우로 회전시키는 링 형상의 회전체(FC) 및 상기 회전체(FC)와 방향덕트 관체를 연결시키는 주름관(G)을 포함하고, 상기 연결체(FG)의 축에는 각 방향판의 일측변과 각 방향덕트의 종단부가 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비행체는 상기 컴퓨터(C)의 방향 제어신호에 의해 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 상기 전자석(FE)의 결속 위치에 의해 결속된 상태에서 상기 회전모터(MT)의 회전에 따라 상기 각 방향덕트와 방향판의 방향을 설정된 방향으로 조절하도록 제어 동작을 수행하며, 상기 컴퓨터(C)의 기울기 제어신호에 의해 상기 전자석(FE)을 분리 위치로 이동시켜서 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)의 결속이 해제된 상태에서, 상기 회전모터(MT)의 회전에 따라 회전하는 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 회전에 따라 상기 연결체(FG)의 축이 회전하는 것에 의해, 상기 각 방향덕트(LDF, HDF)와 방향판(LFa, HFa)의 기울기를 설정된 각도로 조절할 수 있도록 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 아랫 방향덕트(LDF)는 각각 원주의 일측에 설치된 회전모터(MT)로부터 회전힘을 전달받아 좌, 우 회전을 하는 링 형상의 기울기 조절 회전체(FD); 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 원둘레 상측 부분에 형성된 기어와 일 측이 연결되고 상기 기울기 조절 회전체의 내부 공간을 가로지르도록 형성된 축 형상의 연결체(FG); 및 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 상부 또는 하부에 형성되며, 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 수직면의 일부가 전자석(FE)으로 결속되어 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 회전에 따라 방향덕트를 좌, 우로 회전시키는 링 형상의 회전체(FC) 및 상기 회전체(FC)와 방향덕트 관체를 연결시키는 주름관(G)을 포함하고, 상기 연결체(FG)의 축에는 각 방향판의 일측변과 각 방향덕트의 종단부가 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비행체는 상기 컴퓨터(C)의 방향 제어신호에 의해 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 상기 전자석(FE)의 결속 위치에 의해 결속된 상태에서 상기 회전모터(MT)의 회전에 따라 상기 각 방향덕트와 방향판의 방향을 설정된 방향으로 조절하도록 제어 동작을 수행하며, 상기 컴퓨터(C)의 기울기 제어신호에 의해 상기 전자석(FE)을 분리 위치로 이동시켜서 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)의 결속이 해제된 상태에서, 상기 회전모터(MT)의 회전에 따라 회전하는 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 회전에 따라 상기 연결체(FG)의 축이 회전하는 것에 의해, 상기 각 방향덕트(LDF, HDF)와 방향판(LFa, HFa)의 기울기를 설정된 각도로 조절할 수 있도록 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
비행체의 조정에 의하여 어느 방향이나 이동이 가능하게 구성하여 조종의 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행체는 수직 이착륙 비행체의 날개 양력에 의한 수평정상 비행체의 경우 호버링 상태에서 거쳐야 하는 천이 비행 단계를 거치지 않고, 바로 수평비행이나 대각선 비행을 하도록 함으로써, 시간적/공간적 효용성 및 에너지 효율을 높일 수 있다.
비행 중 바람이 부딪쳤을 경우 바람의 세기 및 방향을 측정하여 컴퓨터의 프로그램에 따라 바람에 의한 영향을 대응 상쇄시키도록 함으로써, 제자리 비행 및 수평비행 모두 안정적으로 운행할 수 있다.
본 발명에 따른 비행체는 드론의 기능과 수평 비행 기능이 가능하도록 구성되며, 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행체는, 바람에 부딪쳤을 경우에 효과적으로 대응할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행체는 수직 이착륙 비행체의 날개 양력에 의한 수평정상 비행체의 경우 호버링 상태에서 거쳐야 하는 천이 비행 단계를 거치지 않고, 바로 수평비행이나 대각선 비행을 하도록 함으로써, 시간적/공간적 효용성 및 에너지 효율을 높일 수 있다.
비행 중 바람이 부딪쳤을 경우 바람의 세기 및 방향을 측정하여 컴퓨터의 프로그램에 따라 바람에 의한 영향을 대응 상쇄시키도록 함으로써, 제자리 비행 및 수평비행 모두 안정적으로 운행할 수 있다.
본 발명에 따른 비행체는 드론의 기능과 수평 비행 기능이 가능하도록 구성되며, 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행체는, 바람에 부딪쳤을 경우에 효과적으로 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 동작 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 동작 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b, 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 덕트 지지축에 의한 변화와 각 방향덕트와 방향판의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에 장착된 바람 세기와 방향 감지장치와 장착된 컴퓨터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에서 바람 대응을 위해 각 방향덕트와 방향판을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 구조를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 진행 방향과 반대방향의 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 5b는 연결체의 축에 각 방향판의 일측변과 각 방향덕트의 종단부가 연결된 구조 및 비행체의 비행 진행 방향과 같은 진행 방향의 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 옆면으로부터 불어오는 바람과 부딪쳤을 경우, 옆 방향의 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 제자리 비행시 비행체의 대각선 방향으로 윗면으로 부는 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 제자리 비행시 비행체의 대각선 방향으로 아랫면으로 부는 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 비행체에서 각 방향덕트와 덕트판 조작용 구동력 전달 구조를 도시한 것이다.진행방향에 따른 방향덕트와 방향판 변화도
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 동작 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b, 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 덕트 지지축에 의한 변화와 각 방향덕트와 방향판의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에 장착된 바람 세기와 방향 감지장치와 장착된 컴퓨터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에서 바람 대응을 위해 각 방향덕트와 방향판을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 구조를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 진행 방향과 반대방향의 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 5b는 연결체의 축에 각 방향판의 일측변과 각 방향덕트의 종단부가 연결된 구조 및 비행체의 비행 진행 방향과 같은 진행 방향의 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 옆면으로부터 불어오는 바람과 부딪쳤을 경우, 옆 방향의 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 제자리 비행시 비행체의 대각선 방향으로 윗면으로 부는 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 제자리 비행시 비행체의 대각선 방향으로 아랫면으로 부는 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 비행체에서 각 방향덕트와 덕트판 조작용 구동력 전달 구조를 도시한 것이다.진행방향에 따른 방향덕트와 방향판 변화도
본 발명의 구현에 따른 방향덕트와 방향판을 이용한 비행체 조절과 바람 대응 비행체에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 동작 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 a 내지 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 진행방향에 따른 덕트 지지축에 의한 변화 및 각 방향덕트와 방향판의 동작 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에 장착된 바람 세기와 방향 감지장치와 컴퓨터를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비행체는, 양력을 발생시키는 날개(A); 상기 날개(A)에 장착되며, 바람의 세기와 방향을 감지하여 컴퓨터(C)에 전송하는 바람세기와 방향감지장치(B); 상기 비행체의 윗 공기를 흡입하여 아래쪽으로 배출하는 통 역할을 하는 덕트(D); 상기 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 세기와 방향 신호를 전송받아서, 상기 바람세기와 방향 및 운전 속도에 따라 대응하도록 설정된 프로그램에 따른 제어 신호를 상기 덕트(D)의 회전모터에 전송하는 기능을 포함하는 컴퓨터(C); 를 포함하여 구성된다.
이에 따라 비행체는 바람과 부딪쳐도 바람의 영향에 대응하여 운전자가 조정하는 운전 속도로 비행체가 운행할 수 있다
상기 덕트(D)에는 덕트 안(D)에 설치되어 윗 공기를 흡입하여 아래로 배출하여 추력과 양력을 발생시키는 모터와 프로펠러로 구성된 추력장치(E)가 포함되어 구성된다.
도 4 및 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에서 바람 대응을 위해 각 방향덕트와 방향판을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 구조를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 덕트(D)의 하부에는 아래 방향판(LFa)과 아랫 방향덕트(LDF)가 설치되고, 상기 덕트(D)의 상부에는 윗 방향판(HFa), 및 윗 방향덕트(HDF)가 형성된다.
상기 아래 방향판(LFa), 아랫 방향덕트(LDF), 윗 방향판(HFa), 및 윗 방향덕트(HDF)는 컴퓨터(C)의 제어 신호에 의해 동작하는 회전 모터(MT)의 동작에 따라 방향 및 기울기 조절 동작을 수행한다.
상기 컴퓨터(C)는 흡입 배출할 공기 정보가 입력된 프로그램에 따라 제어 신호를 회전 모터(MT)에 전송한다.
도 5a 내지 5c 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 각 방향의 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 3 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 회전모터(MT)는 덕트(D)의 아랫 방향덕트(LDF) 및 윗 방향덕트(HDF)의 기울기 조절 회전체(FD)에 회전 힘이 전달되도록 기울기 조절 회전체(FD)의 측면에 각각 설치되며, 상기 회전모터(MT)의 회전에 의해 상기 기울기 조절 회전체(FD)가 좌, 우로 회전될 수 있다.
또한, 상기 회전모터(MT)는 기울기 조절 회전체(FD)에 힘을 전달하도록 벨트(V)로 연결되어 구성된다.
도 3 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 아랫 방향덕트(LDF)는 각각 측면에 설치된 회전모터(MT)로부터 회전힘을 전달받아 좌, 우 회전을 하는 링 형상의 기울기 조절 회전체(FD), 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 원둘레 상측 부분에 형성된 기어와 일 측이 연결되고, 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 내부 공간을 가로지르도록 형성된 축 형상의 연결체(FG), 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 상부(HDF 측) 또는 하부(LDF 측)에 형성되며, 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 수직면의 일부가 전자석(FE)으로 결속되어 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 회전에 따라 방향덕트를 좌, 우로 회전시키는 링 형상의 회전체(FC) 및 상기 회전체(FC)와 방향덕트 관체를 연결시키는 주름관(G)을 포함한다.
도 4 및 4a를 참조하면, 도 4의 도시된 전자석(FE)은 이동 전 상태(도면에서 “전자석의 이동 전 표시”)를 나타내고, 도 4a의 전자석(FE)은 이동후(도면에서 “전자석 이동표시”)를 나타낸다.
도 4에서는 전자석(FE)이 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)의 양측이 걸치도록 결속된 결속 위치에 위치되어 있어서, 기울기 조절 회전체(FD)가 회전하면, 회전체(FC)도 일체로 같이 따라서 회전을 하게 된다.
한편, 도 4a의 도시된 전자석(FE)은 이동된 상태를 나타낸 것으로써, 전자석(FE)이 기울기 조절 회전체(FD)로부터 떨어져서 이동된 상태로 분리 위치에 위치되어 있어서, 기울기 조절 회전체(FD)가 회전을 하더라도 상기 기울기 조절 회전체(FD)만 회전하고, 상기 회전체(FC)는 따라 회전하지 않고 고정된 상태를 유지한다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 전자석(FE)이 이동전 표시 상태에 있을 경우에는 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 같이 회전이 되도록 일체로 결속이 되고, 도 4a에 도시된 바와 같이 전자석(FE)이 이동표시 상태에 있을 경우에는 기울기 조절 회전체(FD)만 회전을 하고 회전체(FC)는 분리되어 고정된 상태를 유지하게 된다.
도 5b에는 연결체(FG)의 축에 각 방향판의 일측변과 각 방향덕트의 종단부가 연결된 구조가 도시되어 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이 기울기 조절 회전체(FD)는 원둘레 주위에 형성된 기어로 연결체(FG)와 연결이 되고 상기 각 연결체(FG)의 축에는 각 방향판(HFa, LFa)의 일측변이 연결된다. 이에 따라 상기 연결체(FG)의 축의 회전에 따라 상기 각 방향판(HFa, LFa)이 좌, 우로 회전하여 기울기를 조절할 수 있다.
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이 연결체(FG)의 축 양단에는 각각 방향덕트의 종단부의 일측과 수직으로 연결된 연결봉(도 5b에서 방향덕트의 원통면에 세로 길이(점선과 실선으로 표시)로 표시됨)으로 연결된다. 이에 따라 상기 연결체(FG)의 축의 회전에 따라 상기 연결봉에 의해 연결된 각 방향 덕트(HDF, LDF)의 종단부가 좌, 우로 회전하여 방향덕트의 기울기를 조절할 수 있다.
도 4 내지 도 5c를 참조하여 다시 설명하면, 각 방향판(HFa, LFa) 및 방향덕트(HDF, LDF)의 방향 조절 제어동작은, 컴퓨터(C)의 방향 제어신호에 따라, 전자석(FE)의 결속 위치에 의해 결합된 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 회전 모터(MT)의 좌, 우 회전에 의해 일체로 회전을 하여 각 방향판(LFa, HFa)과 방향덕트(LDF, HDF)를 설정된 좌, 우 방향으로 회전시켜서 설정된 방향으로 제어동작이 수행될 수 있다.
또한, 각 방향판(HFa, LFa) 및 각 방향덕트(HDF, LDF)의 기울기의 조절 제어동작은, 컴퓨터(C)의 기울기 제어신호에 따라, 전자석(FE)의 분리 위치로의 이동에 의해 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)와의 결속을 해제하여 분리한 후, 회전모터(MT)의 회전에 따라 기울기 조절 회전체(FD)만 회전을 시키면, 기울기 조절 회전체(FD)와 기어로 연결된 연결체(FG)가 회전을 하면서 상기 연결체(FG)의 축에 일측변이 연결된 방향판이 좌측 또는 우측으로 회전하는 동작에 의해 각 방향덕트와 방향판의 기울기를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 비행체의 제어동작을 설명하면 다음과 같다.
비행체가 추력장치(E)에 의하여 프로펠라를 가동시키면 덕트(D)를 통하여 흡입 공기를 배출시키므로 항력이 발생하여 이륙하게 되며 어느 방향으로나 전진하려면 도 1처럼 윗 방향 덕트((HDF), 윗 방향 판(HFa)은 운전자가 조작하는 방향으로 향하게 하여 공기를 흡입하여 비행체를 당기게 하고 이래 방향 덕트(LDF), 아래 방향판(LFa)은 반대쪽으로 향하게 하여 공기를 배출함으로 비행체를 밀어내므로 어느 방향으로나 운전자가 조작하는 방향으로 가게 된다.
본 발명에 따른 비행체를 작동시키기 위해 먼저 비행을 위해 비행체의 덕트(D) 내에 설치된 추력장치(E)를 가동하여 프로펠러를 동작시키면, 덕트(D)를 통하여 흡인공기를 배출시키면서 비행체가 이륙하게 된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 비행체를 운전을 제어하는 운전자가 원하는 방향으로 전진하기 위해서 조정 조작을 하면, 운전자의 조종 조작에 따라 컴퓨터(C)는 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa)을 운전자의 조종 조작에 따른 진행방향으로 향하도록 제어를 하고, 아랫 방향덕트(LDF) 및 아래 방향판(LFa)은 상기 운전자의 조정 조작에 따른 진행방향의 반대 방향을 향하도록 제어를 한다.
이에 따라 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa)은 공기를 흡입하여 비행체를 운전자가 원하는 진행방향으로 당기는 기능을 수행하고 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 진행방향의 반대 방향으로 공기를 배출하여 비행체를 밀어내는 기능을 수행하는 것에 의하여 비행체는 어느 방향으로나 운전자가 원하는 조작 방향으로 진행을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 고속으로 비행하기 위해서는 도 2a에서 도2c의 과정으로 덕트 및 각 방향덕트와 각 방향판을 조절하도록 제어함으로써, 고속 정상비행이 가능하게 된다.
도 2a를 참조하면, 정상 비행상태에서 속도를 높이기 위해서는 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa)을 진행방향으로 향하도록 제어를 하고, 추력장치에 의해 속도를 높인다.
도 2a에 도시된 바와 같이 덕트(D)의 중심에는 덕트(D)의 기울기를 조작하는 덕트 지지축(Da)이 형성된다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 정상비행 과정에서 덕트 지지축에 의한 덕트의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b에 도시된 바와 같이 더 고속으로 비행을 제어하기 위해서는 덕트 지지축(Da)을 회전시켜서, 덕트(D)가 비헹체의 진행방향과 수평이 되는 방향으로 제어동작을 수행한다. 이때 속도의 증가에 따라 비행체의 날개 양력이 비행체가 하강되지 않을 만큼 발생이 되도록 조절하여 제어된다.
도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 고속비행 시 덕트 지지축에 의한 변화와 각 방향덕트와 방향판의 변화를 설명하기 위한 도면이다
도 2c에 도시된 바와 같이 고속 비행을 위해 덕트(D)를 비행체의 진행 방향과 수평이 되도록 제어를 하고, 각 방향덕트와 방향판도 비행체의 진행 방향과 수평이 되도록 제어를 한다.
이때 진행방향의 앞에서 공기를 흡입하고, 진행방향의 뒤로 흡입된 공기를 배출함으로써, 고속 비행이 가능하게 될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따라 컴퓨터(C)가 상기 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 세기와 방향 감지 신호를 전송받아서 바람에 대응하는 제어신호에 의해 각 방향덕트와 방향판의 제어동작을 수행하는 것은 다음과 같다.
비행체가 제자리 비행시 바람이 비행체에 부딪쳤을 경우 비행체가 바람에 의해 움직이게 되는데, 본 발명에 따른 비행체는 바람에 의한 움직임에 대응하여 안전하게 제자리 비행을 할 수 있도록 조절될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에 장착된 바람 세기와 방향 감지장치와 컴퓨터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 날개(A)에 장착된 바람세기와 바람 감지장치(B)에서 비행체에 부딪치는 바람의 세기와 방향을 감지하여 비행체에 장착된 컴퓨터(C)에 감지신호를 전송한다. 컴퓨터(C)는 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 방향과 세기를 판단한다.
컴퓨터(C)에는 비행체의 상태에 맞추어 바람의 세기, 방향에 따라 대응하기 위한 각 방향덕트 및 방향판의 방향과 기울기 정도에 대한 정보가 입력, 설정되어 저장된다.
제자리 비행과 관련되어 바람에 대응하는 제어동작을 설명하기 위해 도 4를 참조하면, 본 발명의 비행체의 컴퓨터(C)는 회전모터(MT)에 방향 제어신호를 전송하여 윗 방향 및 아랫 방향의 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 전자석(FE)에 의해 결속된 상태에서, 각 회전모터(MT)에 회전에 의해 각 윗 방향덕트(HDF)는 바람의 진행방향과 반대방향을 향하도록 하고, 각 아랫 방향덕트(LDF)는 바람의 진행방향과 같은 방향을 향하도록 제어동작을 수행한다. 이어서 컴퓨터(C)의 기울기 제어신호에 따라 윗 방향 및 아랫 방향의 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 전자석(FE)에 의해 결속된 상태를 해제하여 분리된 상태에서, 회전모터(MT)의 회전에 의해 각 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향을 향하도록 제어동작을 수행하고, 각 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향을 향하는 기울기의 각도를 조절하도록 제어 동작을 수행한다.
도 4a를 참조하면, 위와 같이 제자리 비행시 바람에 대응하는 방향 및 기울기 제어 동작을 수행하여 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 향하도록 하여 공기를 흡입하고, 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향을 향하도록 하여 공기를 배출함으로써, 바람에 부딪침에 대응하여 제자리 비행시 바람이 비행체에 부딪쳐도 안정적으로 제자리 비행을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 컴퓨터(C)는 입력되어 프로그램된 정보로부터 상기 방향 및 기울기 조절에 따라 저하된 추력을 보충하도록 추력장치(E)의 출력을 증가시켜서 비행체가 하강되지 않고 안정적으로 제자리 비행이 가능하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비행체가 비행시 진행하는 방향과 같은 방향 또는 반대방향의 바람에 부딪쳤을 경우에도 운전자의 속도를 유지하며 비행할 수 있도록 제어동작이 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 구조를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 비행체의 진행 반대방향의 바람에 대응하기 위한 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
컴퓨터(C)는 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 방향과 세기를 판단한다.
도 5에 도시된 바와 같이 비행체가 비행시도 5a와 같이 비행체가 진행하는 반대 방향의 바람에 부딪쳤을 경우에도 5a를 참조하면, 컴퓨터(C)의 제어신호에 의해 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 기울기를 설정된 크기로 증가시키고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향으로 기울기를 설정된 크기로 증가시키게 제어하도록 하는 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이 비행체가 비행시 도 5b와 같이 진행하는 방향과 같은 방향의 바람에 부딪쳤을 경우에, 컴퓨터(C)는 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 방향과 세기를 판단한다. 도 5b를 참조하면, 상기 컴퓨터(C)의 제어지시에 의해 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 기울기를 설정된 크기로 감소시키고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향으로 기울기를 설정된 크기로 감소시키도록 하는 제어동작을 수행한다.
도 5에 도시된 바와 같이 비행체가 비행시 도 5c와 같이 진행하는 방향과 옆면으로 바람에 부딪쳤을 경우에, 도 5c를 참조하면, 상기 컴퓨터(C)의 제어 지시에 따라 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)을 바람의 진행방향과 대각선방향으로 향하도록 제어동작을 수행하고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)도 바람의 진행방향과 대각선 방향으로 향하도록 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
비행체 운행 중에도 방향 판과 방향 덕트 기울기에 따라 떨어진 추력에 대하여는 추력을 증가시켜 비행체가 하강하는 것을 방지하도록 프로그램이 구성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 제자리 비행시 대각선으로 윗면으로 부는 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비행체의 제자리 비행시 수평에서 대각선으로 윗면으로 부는 바람에 부딪쳤을 경우에 컴퓨터(C)의 제어신호에 따라 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)을 바람이 불어오는 방향에 맞추어 방향 및 기울기를 조절하도록 제어동작을 수행하고, 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향에 맞추어 방향 및 기울기를 조절하도록 제어동작을 하며, 추력장치(E)의 출력을 바람의 세기에 대응하는 만큼 증가시키도록 제어한다.
비행체 아래에서 위쪽으로 바람이 부딪쳤을 시는 바람의 세기만큼 추력을 줄여서 바람세기에 대응하게 된다
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 제자리 비행시 수평에서 대각선으로 아랫면으로 부는 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비행체의 제자리 비행시 수평에서 대각선으로 아랫 면으로 부는 바람에 부딪쳤을 경우에 컴퓨터(C)의 제어신호에 따라 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)을 바람이 불어오는 방향의 대각선 방향에 맞추어 방향 및 기울기를 조절하도록 제어동작을 수행하고, 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향의 대각선 방향에 맞추어 방향 및 기울기를 조절하도록 하는 제어동작을 포함하며, 추력장치(E)의 출력을 바람의 세기에 대응하는 만큼 감소시키도록 제어하는 제어동작을 포함한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 비행체에서 각 방향덕트와 덕트판 조작용 구동력 전달 구조를 도시한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 앞의 실시 예에서 각 방향덕트에 각각의 회전모터(MT)를 설치한 것이나, 도 8에 도시된 바와 같은 각각의 회전모터(MT)를 설치하는 대신에 중앙부에 하나의 덕트 구동용 중앙회전모터를 설치하고, 각각의 벨트(V)로 기울기 조절 회전체(FD)에 연결하여, 회전력을 전달하는 실시 형태도 적용될 수 있다.
이와 같은 도 8의 실시 형태는 덕트 구동용 중앙회전모터의 회전력 전달 구성을 제외하고 나머지 구성은 앞에서 설명한 구성과 동일하게 구성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 동작 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 a 내지 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행 시 진행방향에 따른 덕트 지지축에 의한 변화 및 각 방향덕트와 방향판의 동작 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에 장착된 바람 세기와 방향 감지장치와 컴퓨터를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비행체는, 양력을 발생시키는 날개(A); 상기 날개(A)에 장착되며, 바람의 세기와 방향을 감지하여 컴퓨터(C)에 전송하는 바람세기와 방향감지장치(B); 상기 비행체의 윗 공기를 흡입하여 아래쪽으로 배출하는 통 역할을 하는 덕트(D); 상기 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 세기와 방향 신호를 전송받아서, 상기 바람세기와 방향 및 운전 속도에 따라 대응하도록 설정된 프로그램에 따른 제어 신호를 상기 덕트(D)의 회전모터에 전송하는 기능을 포함하는 컴퓨터(C); 를 포함하여 구성된다.
이에 따라 비행체는 바람과 부딪쳐도 바람의 영향에 대응하여 운전자가 조정하는 운전 속도로 비행체가 운행할 수 있다
상기 덕트(D)에는 덕트 안(D)에 설치되어 윗 공기를 흡입하여 아래로 배출하여 추력과 양력을 발생시키는 모터와 프로펠러로 구성된 추력장치(E)가 포함되어 구성된다.
도 4 및 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에서 바람 대응을 위해 각 방향덕트와 방향판을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 구조를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 덕트(D)의 하부에는 아래 방향판(LFa)과 아랫 방향덕트(LDF)가 설치되고, 상기 덕트(D)의 상부에는 윗 방향판(HFa), 및 윗 방향덕트(HDF)가 형성된다.
상기 아래 방향판(LFa), 아랫 방향덕트(LDF), 윗 방향판(HFa), 및 윗 방향덕트(HDF)는 컴퓨터(C)의 제어 신호에 의해 동작하는 회전 모터(MT)의 동작에 따라 방향 및 기울기 조절 동작을 수행한다.
상기 컴퓨터(C)는 흡입 배출할 공기 정보가 입력된 프로그램에 따라 제어 신호를 회전 모터(MT)에 전송한다.
도 5a 내지 5c 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 각 방향의 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
도 3 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 회전모터(MT)는 덕트(D)의 아랫 방향덕트(LDF) 및 윗 방향덕트(HDF)의 기울기 조절 회전체(FD)에 회전 힘이 전달되도록 기울기 조절 회전체(FD)의 측면에 각각 설치되며, 상기 회전모터(MT)의 회전에 의해 상기 기울기 조절 회전체(FD)가 좌, 우로 회전될 수 있다.
또한, 상기 회전모터(MT)는 기울기 조절 회전체(FD)에 힘을 전달하도록 벨트(V)로 연결되어 구성된다.
도 3 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 아랫 방향덕트(LDF)는 각각 측면에 설치된 회전모터(MT)로부터 회전힘을 전달받아 좌, 우 회전을 하는 링 형상의 기울기 조절 회전체(FD), 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 원둘레 상측 부분에 형성된 기어와 일 측이 연결되고, 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 내부 공간을 가로지르도록 형성된 축 형상의 연결체(FG), 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 상부(HDF 측) 또는 하부(LDF 측)에 형성되며, 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 수직면의 일부가 전자석(FE)으로 결속되어 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 회전에 따라 방향덕트를 좌, 우로 회전시키는 링 형상의 회전체(FC) 및 상기 회전체(FC)와 방향덕트 관체를 연결시키는 주름관(G)을 포함한다.
도 4 및 4a를 참조하면, 도 4의 도시된 전자석(FE)은 이동 전 상태(도면에서 “전자석의 이동 전 표시”)를 나타내고, 도 4a의 전자석(FE)은 이동후(도면에서 “전자석 이동표시”)를 나타낸다.
도 4에서는 전자석(FE)이 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)의 양측이 걸치도록 결속된 결속 위치에 위치되어 있어서, 기울기 조절 회전체(FD)가 회전하면, 회전체(FC)도 일체로 같이 따라서 회전을 하게 된다.
한편, 도 4a의 도시된 전자석(FE)은 이동된 상태를 나타낸 것으로써, 전자석(FE)이 기울기 조절 회전체(FD)로부터 떨어져서 이동된 상태로 분리 위치에 위치되어 있어서, 기울기 조절 회전체(FD)가 회전을 하더라도 상기 기울기 조절 회전체(FD)만 회전하고, 상기 회전체(FC)는 따라 회전하지 않고 고정된 상태를 유지한다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 전자석(FE)이 이동전 표시 상태에 있을 경우에는 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 같이 회전이 되도록 일체로 결속이 되고, 도 4a에 도시된 바와 같이 전자석(FE)이 이동표시 상태에 있을 경우에는 기울기 조절 회전체(FD)만 회전을 하고 회전체(FC)는 분리되어 고정된 상태를 유지하게 된다.
도 5b에는 연결체(FG)의 축에 각 방향판의 일측변과 각 방향덕트의 종단부가 연결된 구조가 도시되어 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이 기울기 조절 회전체(FD)는 원둘레 주위에 형성된 기어로 연결체(FG)와 연결이 되고 상기 각 연결체(FG)의 축에는 각 방향판(HFa, LFa)의 일측변이 연결된다. 이에 따라 상기 연결체(FG)의 축의 회전에 따라 상기 각 방향판(HFa, LFa)이 좌, 우로 회전하여 기울기를 조절할 수 있다.
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이 연결체(FG)의 축 양단에는 각각 방향덕트의 종단부의 일측과 수직으로 연결된 연결봉(도 5b에서 방향덕트의 원통면에 세로 길이(점선과 실선으로 표시)로 표시됨)으로 연결된다. 이에 따라 상기 연결체(FG)의 축의 회전에 따라 상기 연결봉에 의해 연결된 각 방향 덕트(HDF, LDF)의 종단부가 좌, 우로 회전하여 방향덕트의 기울기를 조절할 수 있다.
도 4 내지 도 5c를 참조하여 다시 설명하면, 각 방향판(HFa, LFa) 및 방향덕트(HDF, LDF)의 방향 조절 제어동작은, 컴퓨터(C)의 방향 제어신호에 따라, 전자석(FE)의 결속 위치에 의해 결합된 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 회전 모터(MT)의 좌, 우 회전에 의해 일체로 회전을 하여 각 방향판(LFa, HFa)과 방향덕트(LDF, HDF)를 설정된 좌, 우 방향으로 회전시켜서 설정된 방향으로 제어동작이 수행될 수 있다.
또한, 각 방향판(HFa, LFa) 및 각 방향덕트(HDF, LDF)의 기울기의 조절 제어동작은, 컴퓨터(C)의 기울기 제어신호에 따라, 전자석(FE)의 분리 위치로의 이동에 의해 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)와의 결속을 해제하여 분리한 후, 회전모터(MT)의 회전에 따라 기울기 조절 회전체(FD)만 회전을 시키면, 기울기 조절 회전체(FD)와 기어로 연결된 연결체(FG)가 회전을 하면서 상기 연결체(FG)의 축에 일측변이 연결된 방향판이 좌측 또는 우측으로 회전하는 동작에 의해 각 방향덕트와 방향판의 기울기를 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 비행체의 제어동작을 설명하면 다음과 같다.
비행체가 추력장치(E)에 의하여 프로펠라를 가동시키면 덕트(D)를 통하여 흡입 공기를 배출시키므로 항력이 발생하여 이륙하게 되며 어느 방향으로나 전진하려면 도 1처럼 윗 방향 덕트((HDF), 윗 방향 판(HFa)은 운전자가 조작하는 방향으로 향하게 하여 공기를 흡입하여 비행체를 당기게 하고 이래 방향 덕트(LDF), 아래 방향판(LFa)은 반대쪽으로 향하게 하여 공기를 배출함으로 비행체를 밀어내므로 어느 방향으로나 운전자가 조작하는 방향으로 가게 된다.
본 발명에 따른 비행체를 작동시키기 위해 먼저 비행을 위해 비행체의 덕트(D) 내에 설치된 추력장치(E)를 가동하여 프로펠러를 동작시키면, 덕트(D)를 통하여 흡인공기를 배출시키면서 비행체가 이륙하게 된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 비행체를 운전을 제어하는 운전자가 원하는 방향으로 전진하기 위해서 조정 조작을 하면, 운전자의 조종 조작에 따라 컴퓨터(C)는 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa)을 운전자의 조종 조작에 따른 진행방향으로 향하도록 제어를 하고, 아랫 방향덕트(LDF) 및 아래 방향판(LFa)은 상기 운전자의 조정 조작에 따른 진행방향의 반대 방향을 향하도록 제어를 한다.
이에 따라 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa)은 공기를 흡입하여 비행체를 운전자가 원하는 진행방향으로 당기는 기능을 수행하고 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 진행방향의 반대 방향으로 공기를 배출하여 비행체를 밀어내는 기능을 수행하는 것에 의하여 비행체는 어느 방향으로나 운전자가 원하는 조작 방향으로 진행을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 고속으로 비행하기 위해서는 도 2a에서 도2c의 과정으로 덕트 및 각 방향덕트와 각 방향판을 조절하도록 제어함으로써, 고속 정상비행이 가능하게 된다.
도 2a를 참조하면, 정상 비행상태에서 속도를 높이기 위해서는 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa)을 진행방향으로 향하도록 제어를 하고, 추력장치에 의해 속도를 높인다.
도 2a에 도시된 바와 같이 덕트(D)의 중심에는 덕트(D)의 기울기를 조작하는 덕트 지지축(Da)이 형성된다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 정상비행 과정에서 덕트 지지축에 의한 덕트의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b에 도시된 바와 같이 더 고속으로 비행을 제어하기 위해서는 덕트 지지축(Da)을 회전시켜서, 덕트(D)가 비헹체의 진행방향과 수평이 되는 방향으로 제어동작을 수행한다. 이때 속도의 증가에 따라 비행체의 날개 양력이 비행체가 하강되지 않을 만큼 발생이 되도록 조절하여 제어된다.
도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 고속비행 시 덕트 지지축에 의한 변화와 각 방향덕트와 방향판의 변화를 설명하기 위한 도면이다
도 2c에 도시된 바와 같이 고속 비행을 위해 덕트(D)를 비행체의 진행 방향과 수평이 되도록 제어를 하고, 각 방향덕트와 방향판도 비행체의 진행 방향과 수평이 되도록 제어를 한다.
이때 진행방향의 앞에서 공기를 흡입하고, 진행방향의 뒤로 흡입된 공기를 배출함으로써, 고속 비행이 가능하게 될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따라 컴퓨터(C)가 상기 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 세기와 방향 감지 신호를 전송받아서 바람에 대응하는 제어신호에 의해 각 방향덕트와 방향판의 제어동작을 수행하는 것은 다음과 같다.
비행체가 제자리 비행시 바람이 비행체에 부딪쳤을 경우 비행체가 바람에 의해 움직이게 되는데, 본 발명에 따른 비행체는 바람에 의한 움직임에 대응하여 안전하게 제자리 비행을 할 수 있도록 조절될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체에 장착된 바람 세기와 방향 감지장치와 컴퓨터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 날개(A)에 장착된 바람세기와 바람 감지장치(B)에서 비행체에 부딪치는 바람의 세기와 방향을 감지하여 비행체에 장착된 컴퓨터(C)에 감지신호를 전송한다. 컴퓨터(C)는 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 방향과 세기를 판단한다.
컴퓨터(C)에는 비행체의 상태에 맞추어 바람의 세기, 방향에 따라 대응하기 위한 각 방향덕트 및 방향판의 방향과 기울기 정도에 대한 정보가 입력, 설정되어 저장된다.
제자리 비행과 관련되어 바람에 대응하는 제어동작을 설명하기 위해 도 4를 참조하면, 본 발명의 비행체의 컴퓨터(C)는 회전모터(MT)에 방향 제어신호를 전송하여 윗 방향 및 아랫 방향의 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 전자석(FE)에 의해 결속된 상태에서, 각 회전모터(MT)에 회전에 의해 각 윗 방향덕트(HDF)는 바람의 진행방향과 반대방향을 향하도록 하고, 각 아랫 방향덕트(LDF)는 바람의 진행방향과 같은 방향을 향하도록 제어동작을 수행한다. 이어서 컴퓨터(C)의 기울기 제어신호에 따라 윗 방향 및 아랫 방향의 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 전자석(FE)에 의해 결속된 상태를 해제하여 분리된 상태에서, 회전모터(MT)의 회전에 의해 각 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향을 향하도록 제어동작을 수행하고, 각 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향을 향하는 기울기의 각도를 조절하도록 제어 동작을 수행한다.
도 4a를 참조하면, 위와 같이 제자리 비행시 바람에 대응하는 방향 및 기울기 제어 동작을 수행하여 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 향하도록 하여 공기를 흡입하고, 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향을 향하도록 하여 공기를 배출함으로써, 바람에 부딪침에 대응하여 제자리 비행시 바람이 비행체에 부딪쳐도 안정적으로 제자리 비행을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 컴퓨터(C)는 입력되어 프로그램된 정보로부터 상기 방향 및 기울기 조절에 따라 저하된 추력을 보충하도록 추력장치(E)의 출력을 증가시켜서 비행체가 하강되지 않고 안정적으로 제자리 비행이 가능하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비행체가 비행시 진행하는 방향과 같은 방향 또는 반대방향의 바람에 부딪쳤을 경우에도 운전자의 속도를 유지하며 비행할 수 있도록 제어동작이 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 진행방향에 따른 각 방향덕트와 방향판의 구조를 도시한 것이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 비행시 비행체의 진행 반대방향의 바람에 대응하기 위한 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
컴퓨터(C)는 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 방향과 세기를 판단한다.
도 5에 도시된 바와 같이 비행체가 비행시도 5a와 같이 비행체가 진행하는 반대 방향의 바람에 부딪쳤을 경우에도 5a를 참조하면, 컴퓨터(C)의 제어신호에 의해 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 기울기를 설정된 크기로 증가시키고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향으로 기울기를 설정된 크기로 증가시키게 제어하도록 하는 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이 비행체가 비행시 도 5b와 같이 진행하는 방향과 같은 방향의 바람에 부딪쳤을 경우에, 컴퓨터(C)는 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 방향과 세기를 판단한다. 도 5b를 참조하면, 상기 컴퓨터(C)의 제어지시에 의해 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 기울기를 설정된 크기로 감소시키고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향으로 기울기를 설정된 크기로 감소시키도록 하는 제어동작을 수행한다.
도 5에 도시된 바와 같이 비행체가 비행시 도 5c와 같이 진행하는 방향과 옆면으로 바람에 부딪쳤을 경우에, 도 5c를 참조하면, 상기 컴퓨터(C)의 제어 지시에 따라 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)을 바람의 진행방향과 대각선방향으로 향하도록 제어동작을 수행하고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)도 바람의 진행방향과 대각선 방향으로 향하도록 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
비행체 운행 중에도 방향 판과 방향 덕트 기울기에 따라 떨어진 추력에 대하여는 추력을 증가시켜 비행체가 하강하는 것을 방지하도록 프로그램이 구성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 제자리 비행시 대각선으로 윗면으로 부는 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비행체의 제자리 비행시 수평에서 대각선으로 윗면으로 부는 바람에 부딪쳤을 경우에 컴퓨터(C)의 제어신호에 따라 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)을 바람이 불어오는 방향에 맞추어 방향 및 기울기를 조절하도록 제어동작을 수행하고, 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향에 맞추어 방향 및 기울기를 조절하도록 제어동작을 하며, 추력장치(E)의 출력을 바람의 세기에 대응하는 만큼 증가시키도록 제어한다.
비행체 아래에서 위쪽으로 바람이 부딪쳤을 시는 바람의 세기만큼 추력을 줄여서 바람세기에 대응하게 된다
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비행체의 제자리 비행시 수평에서 대각선으로 아랫면으로 부는 바람에 대응하기 위한 각 방향덕트와 방향판의 변화를 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비행체의 제자리 비행시 수평에서 대각선으로 아랫 면으로 부는 바람에 부딪쳤을 경우에 컴퓨터(C)의 제어신호에 따라 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)을 바람이 불어오는 방향의 대각선 방향에 맞추어 방향 및 기울기를 조절하도록 제어동작을 수행하고, 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향의 대각선 방향에 맞추어 방향 및 기울기를 조절하도록 하는 제어동작을 포함하며, 추력장치(E)의 출력을 바람의 세기에 대응하는 만큼 감소시키도록 제어하는 제어동작을 포함한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 비행체에서 각 방향덕트와 덕트판 조작용 구동력 전달 구조를 도시한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 앞의 실시 예에서 각 방향덕트에 각각의 회전모터(MT)를 설치한 것이나, 도 8에 도시된 바와 같은 각각의 회전모터(MT)를 설치하는 대신에 중앙부에 하나의 덕트 구동용 중앙회전모터를 설치하고, 각각의 벨트(V)로 기울기 조절 회전체(FD)에 연결하여, 회전력을 전달하는 실시 형태도 적용될 수 있다.
이와 같은 도 8의 실시 형태는 덕트 구동용 중앙회전모터의 회전력 전달 구성을 제외하고 나머지 구성은 앞에서 설명한 구성과 동일하게 구성된다.
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A, 날개
B, 바람세기와 방향감지장치
C, 컴퓨터
D, 덕트
Da, 덕트 지지축
E, 추력장치
HFa, 윗 방향 판
HDF, 윗 방향 덕트
LFa, 아래 방향 판
LDF, 아래 방향 덕트
MT, 회전모터
FC, 회전체
FD, 방향 판과 방향 덕트 기울기 조절 회전체
FG, 방향 판과 덕트를 좌,우로 회전시키는 연결체
FE, 전자석
G, 주름관
V. 벨트
B, 바람세기와 방향감지장치
C, 컴퓨터
D, 덕트
Da, 덕트 지지축
E, 추력장치
HFa, 윗 방향 판
HDF, 윗 방향 덕트
LFa, 아래 방향 판
LDF, 아래 방향 덕트
MT, 회전모터
FC, 회전체
FD, 방향 판과 방향 덕트 기울기 조절 회전체
FG, 방향 판과 덕트를 좌,우로 회전시키는 연결체
FE, 전자석
G, 주름관
V. 벨트
Claims (3)
- 비행체에 있어서,
상기 비행체는, 양력을 만드는 날개(A); 상기 날개에 장착되며 바람의 세기와 방향을 감지하는 바람세기와 방향감지장치(B); 상기 날개의 일측에 장착되며, 윗 공기를 흡입하여 아래쪽으로 배출하는 통 역할을 하는 덕트(D); 상기 덕트의 내부에 설치되어 윗 공기를 흡입하여 아래로 배출하도록 추력을 발생시키는 모터와 프로펠러로 구성된 추력장치; 상기 바람세기와 방향감지장치(B)로부터 바람의 세기와 방향 감지 신호를 전송받고, 상기 바람세기와 방향 및 운전자의 조정에 따라, 각 방향덕트(LDF, HDF) 및 방향판(LFa, HFa)이 설정된 프로그램에 따라 대응하는 제어동작을 하도록 제어 신호를 전송하는 기능을 포함하는 컴퓨터(C); 상기 컴퓨터(C)의 제어신호에 따른 방향 및 기울기 조절 동작을 수행하기 위해 상기 덕트(D)의 하부에 형성된 아랫 방향 덕트(LDF)와 아랫 방향판(LFa); 및 상기 덕트의 상부에 설치된 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa); 를 포함하며,
상기 윗 방향덕트(HDF) 및 아랫 방향덕트(LDF)는 각각 원주의 일측에 설치된 회전모터(MT)로부터 회전힘을 전달받아 좌, 우 회전을 하는 링 형상의 기울기 조절 회전체(FD); 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 원둘레 상측 부분에 형성된 기어와 일 측이 연결되고 상기 기울기 조절 회전체의 내부 공간을 가로지르도록 형성된 축 형상의 연결체(FG); 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 상부 또는 하부에 형성되며, 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 수직면의 일부가 전자석(FE)으로 결속되어 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 회전에 따라 상기 각 방향덕트(LDF, HDF)를 좌, 우로 회전시키는 링 형상의 회전체(FC) 및 상기 회전체(FC)와 방향덕트 관체를 연결시키는 주름관(G)을 포함하고, 상기 연결체(FG)의 축에는 각 방향판(LFa, HFa)의 일측변과 각 방향덕트(LDF, HDF)의 종단부가 각각 연결되는 것을 특징으로 하며,
상기 비행체는 상기 컴퓨터(C)의 방향 제어신호에 의해 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)가 상기 전자석(FE)의 결속 위치에 의해 결속된 상태에서 상기 회전모터(MT)의 회전에 따라 상기 각 방향덕트(LDF, HDF)와 방향판(LFa, HFa)의 방향을 설정된 방향으로 조절하도록 제어 동작을 수행하고,
상기 컴퓨터(C)의 기울기 제어신호에 의해 상기 전자석(FE)을 분리 위치로 이동시켜서 상기 기울기 조절 회전체(FD)와 회전체(FC)의 결속이 해제된 상태에서, 상기 회전모터(MT)의 회전에 따라 회전하는 상기 기울기 조절 회전체(FD)의 회전에 따라 상기 연결체(FG)의 축이 회전하는 것에 의해, 상기 각 방향덕트(LDF, HDF)와 방향판(LFa, HFa)의 기울기를 설정된 각도로 조절할 수 있도록 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하되,
상기 컴퓨터(C)가 바람에 대응하는 제어신호를 전송하여 상기 각 방향덕트(LDF, HDF)와 각 방향판(LFa, HFa)에 대해 제어동작을 수행하는 것은,
상기 비행체가 제자리 비행시 바람에 부딪쳤을 경우로 판단되면, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 향하도록 제어 동작을 수행하고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향을 향하도록 방향 및 기울기를 제어하는 제어동작을 수행하는 것을 포함하고,
상기 비행체가 비행 중 진행하는 방향의 반대방향으로 불어오는 바람에 부딪쳤을 경우로 판단되면, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 기울기를 증가시키고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향으로 기울기를 증가시키도록 제어동작을 수행하는 것을 포함하며,
상기 비행체가 비행 중 진행하는 방향과 같은 방향의 바람에 부딪쳤을 경우로 판단되면, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)은 바람의 진행방향과 반대방향으로 기울기를 감소시키고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)은 바람의 진행방향과 같은 방향으로 기울기를 감소시키도록 제어동작을 수행하는 것을 포함하고,
상기 비행체가 비행 중 진행하는 방향의 옆면 방향의 바람에 부딪쳤을 경우로 판단되면, 상기 윗 방향덕트(HDF) 및 윗 방향판(HFa)을 바람의 진행방향과 대각선 방향으로 향하도록 하고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아랫 방향판(LFa)도 바람의 진행방향과 대각선 방향으로 향하도록 하는 제어동작을 수행하는 것을 포함하며,
상기 비행체가 제자리 비행시, 윗면으로 불어오는 바람과 부딪쳤을 경우로 판단되면, 상기 추력장치의 출력을 증가시키도록 제어하는 것을 포함하고,
상기 비행체가 제자리 비행시 상기 비행체의 아랫 면으로 불어오는 바람과 부딪쳤을 경우로 판단되면, 상기 추력장치의 출력을 감소시키도록 제어하는 제어동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체. - 제1항에 있어서,
상기 컴퓨터(C)는 상기 비행체의 운전을 제어하는 운전자의 조정 조작에 따라, 상기 윗 방향덕트(HDF)와 윗 방향판(HFa)을 상기 운전자의 조정 조작에 따른 진행방향으로 향하도록 제어동작을 수행하고, 상기 아랫 방향덕트(LDF) 및 아래 방향판(LFa)은 상기 운전자의 진행조작에 따른 진행방향의 반대 방향을 향하도록 제어동작을 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체.
- 삭제
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