KR102437385B1

KR102437385B1 - 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터

Info

Publication number: KR102437385B1
Application number: KR1020220064992A
Authority: KR
Inventors: 오인선
Original assignee: 주식회사 숨비
Priority date: 2022-05-26
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2022-08-29

Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 인가되는 구동전원에 따라 프로펠러(111)를 회전시키는 복수 개의 모터(112)가 둘레에 이격 배치된 바디프레임(110); 상기 바디프레임(110) 상에서 무게중심(C)의 설정된 기준위치(P)로부터 전후방향의 일측으로 이격된 위치에 배치되고 내부에 연료(F)가 저장된 연료탱크(120); 상기 연료탱크(120)로부터 공급되는 연료(F)를 연소하여 회전력을 발생시키는 엔진(211) 및, 상기 엔진(211)의 회전력으로 각 모터(112)에 공급되는 구동전원을 생성하는 발전기(213)를 포함하는 전력공급시스템(200); 상기 바디프레임(110) 상에서 기준위치(P)로부터 전후방향의 타측으로 이격된 위치에 배치되고 상부에는 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 안착되며 제어신호에 따라 전후방향으로 슬라이딩 이동하면서 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 전후방 수평위치를 조절하는 수평위치 조절부(130); 상기 연료탱크(120)에 저장된 연료량을 측정하는 연료측정부(140); 및 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 수평위치 조절부(130)를 구동제어하는 제어부(150);를 포함하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

Description

연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터{MULTICOPTER WITH CENTER OF GRAVITY ADJUSTMENT FUNCTION ACCORDING TO FUEL AMOUNT}

본 발명은 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료소모나 연료보충에 따른 연료탱크의 무게변화에 따라 변동되는 바디프레임의 무게중심이 설정된 기준위치에 유지되도록 조절되는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터에 관한 것이다.

일반적으로 멀티콥터(드론)는 바디프레임에 장착된 배터리의 충전전원으로 모터를 구동시켜 비행한다. 최근 배터리의 충전성능이 대폭 개선되고 있으나 충전량의 한계로 멀티콥터의 비행시간은 30분을 넘기기 어려운 것이 현실이다.

이에 대한 대안으로 엔진(내연기관)과 발전기가 구비된 하이브리드 멀티콥터가 개시된 바 있다. 하이브리드 멀티콥터는 가솔린 등의 연료로 엔진을 구동하고 엔진의 회전력으로 발전기를 동작시켜 생성된 발전전원으로 모터를 구동시킴으로써 비행시간을 대폭 늘릴 수 있었다.

또한, 하이브리드 멀티콥터는 바디프레임에 장착되는 카메라, 배터리, 아암 등의 다양한 적재물을 중앙부에 장착하기 위해 바디프레임의 전방측에 연료탱크가 장착되고 엔진 및 발전기가 후방측에 장착되기도 하는데, 이 경우 비행하면서 연료가 소모되어 연료탱크가 가벼워지면 바디프레임의 전방측이 후방측보다 상대적으로 가벼워지면서 무게중심이 후방측으로 이동하여 비행안정성이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.

예를 들어, 정지비행을 위해 호버링(Hovering) 동작을 제어하는 경우 후방측에 장착된 모터의 출력이 전방측에 장착된 모터의 출력보다 상대적으로 커질 수 밖에 없고 심한 경우 후방으로 조금씩 이동하게 된다. 또한, 바디프레임이 수평을 유지하도록 후방측 모터가 전방측 모터보다 상대적으로 출력이 큰 상태를 유지해야 하므로 전진비행시 정격속도를 발휘하지 못하게 되는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 멀티콥터의 기술개발로 고출력이 가능하면서 사람이 탑승하는 유인멀티콥터가 개시된 바 있다. 유인 멀티콥터의 경우 캐노피를 통해 전방을 주시할 수 있도록 탑승자가 착석한 시트가 바디프레임의 전방측에 장착되기도 하는데, 이 경우 체중이 다른 탑승자로 변경되면서 시트에 가해지는 무게가 달라지게 되면 바디프레임의 수평상태가 전방측 또는 후방측으로 기울어지면서 비행안정성이 저하되는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-2102607호(202004.14), 발전기로 사용할 수 있는 하이브리드 멀티콥터.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 연료소모나 연료보충에 따른 연료탱크의 무게변화에 따라 변동되는 바디프레임의 무게중심이 설정된 기준위치에 유지되도록 조절되어 비행안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 정격속도를 발휘할 수 있도록 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 연료탱크(120)는 바디프레임(110)의 전방측에 배치되고, 상기 수평위치 조절부(130)는 바디프레임(110)의 후방측에 배치되며, 상기 수평위치 조절부(130)는, 전후방향으로 연장된 레일(131)과, 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 상부에 안착되고 상기 레일(131)에 지지되어 전후방향으로 수평이동하는 슬라이딩프레임(132) 및, 상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 슬라이딩프레임(132)이 수평이동하는데 필요한 구동력을 제공하는 슬라이딩 구동부(133)를 포함하며, 상기 제어부(150)는 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 연료소모로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여 상기 슬라이딩프레임(132)이 전방측으로 수평이동하면서 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀하도록 슬라이딩 구동부(133)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부(150)는 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 후방이동 판단기준값에 도달하면 연료보충으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단하여 상기 슬라이딩프레임(132)이 후방측으로 수평이동하면서 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀하도록 슬라이딩 구동부(133)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 연료탱크(120)는 바디프레임(110)의 전방측에 배치되고, 상기 수평위치 조절부(130)는 바디프레임(110)의 후방측에 배치되며, 상기 수평위치 조절부(130)는, 전후방향으로 연장된 레일(131)과, 상기 레일(131)에 지지되어 전후방향으로 수평이동하되 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 상부에 안착되어 바디프레임(110)의 전후방향 기울기 각도에 따라 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 전후방향으로 수평이동하는 슬라이딩프레임(132)과, 상기 레일(131) 상에서 슬라이딩프레임(132)이 수평이동한 거리를 측정하는 이동거리 측정부(134) 및, 상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 록킹동작하면서 수평이동한 슬라이딩프레임(132)의 현재 수평위치를 선택적으로 고정시키는 록킹부(135)를 포함하며, 상기 제어부(150)는, 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 연료소모로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여 바디프레임(110)의 전방측이 하향으로 기울어지는 타이밍에 상기 록킹부(135)가 록킹해제 동작하면서 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 전방측으로 수평이동하도록 하고 상기 이동거리 측정부(134)로부터 입력되는 이동거리 측정값이 설정된 이동거리 목표값에 도달하면 록킹부(135)가 록킹동작하면서 슬라이딩프레임(132)이 현재 수평위치에 고정되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부(150)는, 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 후방이동 판단기준값에 도달하면 연료보충으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단하여 바디프레임(110)의 후방측이 하향으로 기울어지는 타이밍에 상기 록킹부(135)가 록킹해제 동작하면서 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 후방측으로 수평이동하도록 하고 상기 이동거리 측정부(134)로부터 입력되는 이동거리 측정값이 설정된 이동거리 목표값에 도달하면 록킹부(135)가 록킹동작하면서 슬라이딩프레임(132)이 현재 수평위치에 고정되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부(150)는, 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단되고 설정지속시간 동안 멀티콥터가 전진비행하면 상기 록킹부(135)를 록킹해제 동작시켜 슬라이딩프레임(132)이 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 전방으로 수평이동하도록 하며, 상기 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단되고 설정지속시간 동안 멀티콥터가 후진비행하면 상기 록킹부(135)를 록킹해제 동작시켜 슬라이딩프레임(132)이 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 후방으로 수평이동하도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 바디프레임(110)은 탑승자(A)가 착석하는 시트(114)가 전방측에 장착되고, 상기 시트(114)에 착석한 탑승자(A)의 체중을 측정하는 체중측정부(142);를 더 포함하며, 상기 제어부(150)는, 상기 체중측정부(142)로부터 입력되는 체중 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 탑승자(A)의 체중변화에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 한 상태에서 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 상기 수평위치 조절부(130)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전력공급시스템(200)은, 상기 엔진(211)과, 상기 발전기(213) 및, 생성된 구동전원을 직류 형태로 변환하여 각 모터(112)에 인가하는 정류부(215)를 포함하는 전원공급부(210)와, 상기 전원공급부(210)로부터 각 모터(112)에 인가되는 구동전원의 전압값을 측정하고 설정된 목표전압값과 측정전압값을 비교한 오차값을 이용하여 상기 전원공급부(210)로부터 목표전압값을 갖는 구동전원이 출력되도록 상기 엔진(211)의 회전속도를 구동제어하는 임베디드부(230) 및, 상기 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전압을 감지하여 측정가능한 전압레벨로 분압하는 제1분압기(221)와, 상기 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전류를 감지하여 노이즈를 제거하는 제1필터부(222)와, 상기 발전기(213)의 발전축(214)의 회전을 감지한 파형의 제로크로싱을 디텍팅하는 제로크로싱 디텍터(223) 및, 상기 임베디드부(230)로부터 출력되는 엔진제어신호의 노이즈를 제거하여 상기 엔진(211)에 입력하는 제2필터부(224)를 포함하는 신호전달부(220)를 포함하고, 상기 임베디드부(230)는, 상기 제1분압기(221)의 출력신호를 입력받아 상기 구동전원의 전압값을 측정하는 전압측정부(231)와, 상기 제1필터부(222)의 출력신호를 입력받아 상기 구동전원의 전류값을 측정하는 전류측정부(232)와, 상기 제로크로싱 디텍터(223)의 출력신호를 입력받아 상기 발전축(214)의 회전속도를 측정하는 회전측정부(233)와, 상기 전압측정부(231)로부터 측정된 측정전압값과 목표전압값을 비교하여 오차값을 산출하고 산출된 오차값을 이용하여 상기 전원공급부(210)로부터 목표전압값을 갖는 구동전원이 출력되도록 엔진(211)의 회전속도를 구동제어하기 위한 엔진제어신호를 출력하는 MCU(234) 및, 상기 MCU(234)로부터 출력되는 엔진제어신호의 전압을 감지하여 엔진(211)에서 인식가능한 전압레벨로 분압하는 제2분압기(235)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 임베디드부(230)는, 상기 발전기(213)의 구동열을 측정하는 발전기온도 측정부(236)와, 상기 엔진(211)의 구동열을 측정하는 엔진온도 측정부(237)와, 상기 전압측정값, 전류측정값, 회전속도, 발전기온도 측정값, 엔진온도 측정값 및 연료량 측정값을 상기 바디프레임(110)에 장착된 디스플레이(113)에 표시하거나 지상통제장치(GCS)에 입력하기 위한 신호형태로 변환하여 출력하는 신호출력부(239)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 연료탱크(120)는 내부에 저장된 연료(F)를 배출하기 위한 배출구(121)가 구비되고, 상기 배출구(121)와 연통되어 배출되는 연료(F)를 외부로 분사하는 분사노즐(161); 상기 배출구(121)와 분사노즐(161) 사이에 연통되도록 장착되어 배출구(121)로 배출되는 연료(F)를 분사노즐(161)에 공급하되 일정길이로 연장되어 상기 분사노즐(161)이 모터(112)로부터 이격된 위치에서 연료(F)를 분사하도록 하며 연장된 길이가 조절되는 신축구조로 이루어진 연장관(162,163); 상기 연장관(162,163)이 신축동작하는데 필요한 구동력을 제공하는 신축구동부(164); 및 입력되는 개폐제어신호에 따라 상기 배출구(121) 또는 분사노즐(161)을 개폐제어하는 전자밸브(165);를 더 포함하고, 상기 제어부(150)는, 정상비행 중에는 상기 전자밸브(165)가 폐쇄되고 상기 연장관(162,163)의 길이가 줄어들도록 하며 바디프레임(110)이 지상으로 추락하는 비상추락 조건이 감지되면 상기 연장관(162,163)의 길이가 늘어나고 상기 전자밸브(165)가 개방되어 연료탱크(120)에 저장된 연료(F)가 비워지도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

한편. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 연장관(162,163)은, 상기 연료탱크(120)의 일측으로부터 상기 바디프레임(110)이 전후로 연장된 방향(L)과 직교되는 측방(W)으로 연장되는 제1연장관(162) 및, 상기 연료탱크(120)의 타측으로부터 상기 제1연장관(162)과 반대되는 측방으로 연장되는 제2연장관(163)을 포함하고, 상기 제어부(150)는 바디프레임(110)의 비행방향을 감지하여, 상기 바디프레임(110)이 전방으로 비행하면 제1연장관(162)의 전자밸브(165a)와 제2연장관(163)의 전자밸브(165b)가 모두 개방되고, 상기 제1연장관(162)이 연장되는 측방으로 바디프레임(110)이 비행하면 제1연장관(162)의 전자밸브(165a)는 폐쇄되고 제2연장관(163)의 전자밸브(165b)는 개방되며, 상기 제2연장관(163)이 연장되는 측방으로 바디프레임(110)이 비행하면 제2연장관(163)의 전자밸브(165b)는 폐쇄되고 제1연장관(162)의 전자밸브(165a)는 개방되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면,

첫째, 바디프레임(110)은 프로펠러(111)를 회전시키는 복수 개의 모터(112)가 둘레에 이격 배치되며, 연료탱크(120)는 바디프레임(110) 상에서 무게중심(C)의 설정된 기준위치(P)로부터 전후방향의 일측으로 이격된 위치에 배치되고 내부에 연료(F)가 저장되며, 전력공급시스템(200)은 연료탱크(120)로부터 공급되는 연료(F)를 연소하여 회전력을 발생시키는 엔진(211) 및 상기 엔진(211)의 회전력으로 각 모터(112)에 공급되는 구동전원을 생성하는 발전기(213)를 포함하고, 수평위치 조절부(130)는 바디프레임(110) 상에서 기준위치(P)로부터 전후방향의 타측으로 이격된 위치에 배치되고 상부에는 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 안착되며 제어신호에 따라 전후방향으로 슬라이딩 이동하면서 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 전후방 수평위치를 조절하며, 연료측정부(140)는 상기 연료탱크(120)에 저장된 연료량을 측정하고, 제어부(150)는 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절함으로써, 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 할 수 있어 무게중심(C)의 편중으로 비행안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 정격속도를 발휘할 수 있는 여건을 제공할 수 있다.

둘째, 상기 연료탱크(120)는 바디프레임(110)의 전방측에 배치되고, 상기 수평위치 조절부(130)는 바디프레임(110)의 후방측에 배치되며, 상기 수평위치 조절부(130)는, 전후방향으로 연장된 레일(131)과, 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 상부에 안착되고 레일(131)에 지지되어 전후방향으로 수평이동하는 슬라이딩프레임(132) 및, 상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 슬라이딩프레임(132)이 수평이동하는데 필요한 구동력을 제공하는 슬라이딩 구동부(133)를 포함하며, 상기 제어부(150)는 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 연료소모로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여 상기 슬라이딩프레임(132)이 전방측으로 수평이동하면서 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀하도록 슬라이딩 구동부(133)를 구동제어함으로써, 비행에 따른 연료소모량(즉, 잔여연료량)에 따라 점차적으로 변동되는 무게중심(C)을 실시간으로 기준위치(P)에 유지되도록 조절할 수 있다.

셋째, 상기 제어부(150)는 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 후방이동 판단기준값에 도달하면 연료보충으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단하여 상기 슬라이딩프레임(132)이 후방측으로 수평이동하면서 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀하도록 슬라이딩 구동부(133)를 구동제어함으로써, 연료탱크(120)에 연료(F)를 보충하면서 변동되는 무게중심(C)을 기준위치(P)에 유지되도록 자동 조절할 수 있다.

넷째, 상기 수평위치 조절부(130)는, 전후방향으로 연장된 레일(131)과, 상기 레일(131)에 지지되어 수평이동하되 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 상부에 안착되어 바디프레임(110)의 전후방향 기울기 각도에 따라 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 전후방향으로 수평이동하는 슬라이딩프레임(132)과, 상기 레일(131) 상에서 슬라이딩프레임(132)이 수평이동한 거리를 측정하는 이동거리 측정부(134) 및, 상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 록킹동작하면서 수평이동한 슬라이딩프레임(132)의 현재 수평위치를 선택적으로 고정시키는 록킹부(135)를 포함하며, 상기 제어부(150)는, 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 연료소모로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여 바디프레임(110)의 전방측이 하향으로 기울어지는 타이밍에 상기 록킹부(135)가 록킹해제 동작하면서 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 전방측으로 수평이동하도록 하고 상기 이동거리 측정부(134)로부터 입력되는 이동거리 측정값이 설정된 이동거리 목표값에 도달하면 록킹부(135)가 록킹동작하면서 슬라이딩프레임(132)이 현재 수평위치에 고정되도록 구동제어함으로써, 액츄에이터 또는 구동모터 및 기어열로 이루어지는 슬라이딩 구동부(133) 없이도 슬라이딩프레임(132)의 수평위치를 조절할 수 있으며 고중량의 슬라이딩 구동부(133)를 생략할 수 있어 비행가능 시간을 대폭 늘릴 수 있다.

다섯째, 상기 제어부(150)는, 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 후방이동 판단기준값에 도달하면 연료보충으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단하여 바디프레임(110)의 후방측이 하향으로 기울어지는 타이밍에 상기 록킹부(135)가 록킹해제 동작하면서 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 후방측으로 수평이동하도록 하고 상기 이동거리 측정부(134)로부터 입력되는 이동거리 측정값이 설정된 이동거리 목표값에 도달하면 록킹부(135)가 록킹동작하면서 슬라이딩프레임(132)이 현재 수평위치에 고정되도록 구동제어함으로써, 상기 슬라이딩 구동부(133)의 구성없이도 연료탱크(120)에 연료를 보충하면서 변동되는 무게중심(C)을 기준위치(P)에 유지되도록 조절할 수 있다.

여섯째, 상기 제어부(150)는, 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단되고 설정지속시간 동안 멀티콥터가 전진비행하면 상기 록킹부(135)를 록킹해제 동작시켜 슬라이딩프레임(132)이 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 전방으로 수평이동하도록 하며, 상기 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단되고 설정지속시간 동안 멀티콥터가 후진비행하면 상기 록킹부(135)를 록킹해제 동작시켜 슬라이딩프레임(132)이 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 후방으로 수평이동하도록 구동제어함으로써, 비행방향에 따라 바디프레임(110)이 기울어지는 특성을 이용하여 슬라이딩프레임(132)을 전후방향으로 슬라이딩 이동시킬 수 있다.

일곱째, 상기 바디프레임(110)은 탑승자(A)가 착석하는 시트(114)가 전방측에 장착되고, 체중측정부(142)는 상기 시트(114)에 착석한 탑승자(A)의 체중을 측정하며, 상기 제어부(150)는, 체중측정부(142)로부터 입력되는 체중 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 탑승자(A)의 체중변화에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 한 상태에서 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 상기 수평위치 조절부(130)를 구동제어함으로써, 체중이 다른 탑승자(A)로 변경되더라도 무게중심(C)의 편중으로 비행안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 정격속도를 발휘할 수 있는 여건을 제공할 수 있다.

여덟째, 상기 전력공급시스템(200)은, 상기 엔진(211)과, 상기 발전기(213) 및, 생성된 구동전원을 직류 형태로 변환하여 각 모터(112)에 인가하는 정류부(215)를 포함하는 전원공급부(210)와, 상기 전원공급부(210)로부터 각 모터(112)에 인가되는 구동전원의 전압값을 측정하고 설정된 목표전압값과 측정전압값을 비교한 오차값을 이용하여 상기 전원공급부(210)로부터 목표전압값을 갖는 구동전원이 출력되도록 상기 엔진(211)의 회전속도를 구동제어하는 임베디드부(230) 및, 상기 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전압을 감지하여 측정가능한 전압레벨로 분압하는 제1분압기(221)와, 상기 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전류를 감지하여 노이즈를 제거하는 제1필터부(222)와, 상기 발전기(213)의 발전축(214)의 회전을 감지한 파형의 제로크로싱을 디텍팅하는 제로크로싱 디텍터(223) 및, 상기 임베디드부(230)로부터 출력되는 엔진제어신호의 노이즈를 제거하여 상기 엔진(211)에 입력하는 제2필터부(224)를 포함하는 신호전달부(220)를 포함하고, 상기 임베디드부(230)는, 상기 제1분압기(221)의 출력신호를 입력받아 상기 구동전원의 전압값을 측정하는 전압측정부(231)와, 상기 제1필터부(222)의 출력신호를 입력받아 상기 구동전원의 전류값을 측정하는 전류측정부(232)와, 상기 제로크로싱 디텍터(223)의 출력신호를 입력받아 상기 발전축(214)의 회전속도를 측정하는 회전측정부(233)와, 상기 전압측정부(231)로부터 측정된 측정전압값과 목표전압값을 비교하여 오차값을 산출하고 산출된 오차값을 이용하여 상기 전원공급부(210)로부터 목표전압값을 갖는 구동전원이 출력되도록 엔진(211)의 회전속도를 구동제어하기 위한 엔진제어신호를 출력하는 MCU(234) 및, 상기 MCU(234)로부터 출력되는 엔진제어신호의 전압을 감지하여 엔진(211)에서 인식가능한 전압레벨로 분압하는 제2분압기(235)를 포함함으로써, 생성되는 구동전원이 목표전압값을 유지하도록 정밀하게 제어할 수 있다.

아홉째, 상기 연료탱크(120)는 내부에 저장된 연료(F)를 배출하기 위한 배출구(121)가 구비되고, 분사노즐(161)은 상기 배출구(121)와 연통되어 배출되는 연료(F)를 외부로 분사하며, 연장관(162,163)은 상기 배출구(121)와 분사노즐(161) 사이에 연통되도록 장착되어 배출구(121)로 배출되는 연료(F)를 분사노즐(161)에 공급하되 일정길이로 연장되어 상기 분사노즐(161)이 모터(112)로부터 이격된 위치에서 연료(F)를 분사하도록 하며 연장된 길이가 조절되는 신축구조로 이루어지고, 신축구동부(164)는 상기 연장관(162,163)이 신축동작하는데 필요한 구동력을 제공하며, 전자밸브(165)는 입력되는 개폐제어신호에 따라 상기 배출구(121) 또는 분사노즐(161)을 개폐제어하고, 상기 제어부(150)는, 정상비행 중에는 상기 전자밸브(165)가 폐쇄되고 상기 연장관(162,163)의 길이가 줄어들도록 하며 바디프레임(110)이 지상으로 추락하는 비상추락 조건이 감지되면 상기 연장관(162,163)의 길이가 늘어나고 상기 전자밸브(165)가 개방되어 연료탱크(120)에 저장된 연료(F)가 비워지도록 구동제어함으로써, 비상추락시 가해지는 충격에 의해 연료탱크(120)가 폭발하거나 발화하여 멀티콥터가 전소되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

열째, 상기 연장관(162,163)은, 상기 연료탱크(120)의 일측으로부터 상기 바디프레임(110)이 전후로 연장된 방향(L)과 직교되는 측방(W)으로 연장되는 제1연장관(162) 및, 상기 연료탱크(120)의 타측으로부터 상기 제1연장관(162)과 반대되는 측방으로 연장되는 제2연장관(163)을 포함하고, 상기 제어부(150)는 바디프레임(110)의 비행방향을 감지하여, 상기 바디프레임(110)이 전방으로 비행하면 제1연장관(162)의 전자밸브(165a)와 제2연장관(163)의 전자밸브(165b)가 모두 개방되고, 상기 제1연장관(162)이 연장되는 측방으로 바디프레임(110)이 비행하면 제1연장관(162)의 전자밸브(165a)는 폐쇄되고 제2연장관(163)의 전자밸브(165b)는 개방되며, 상기 제2연장관(163)이 연장되는 측방으로 바디프레임(110)이 비행하면 제2연장관(163)의 전자밸브(165b)는 폐쇄되고 제1연장관(162)의 전자밸브(165a)는 개방되도록 구동제어함으로써, 고속회전구동으로 과열된 모터(112)에 분사된 연료(F)가 접촉하여 발화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터의 외부 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터의 구성을 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터의 주요 구성을 나타낸 측면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료탱크가 가벼워지면서 바디프레임의 무게중심이 후방측으로 이동한 상태를 나타낸 측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평위치 조절부에 의해 후방측으로 이동한 무게중심이 기준위치로 조절된 상태를 나타낸 측면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료탱크가 무거워지면서 바디프레임의 무게중심이 전방측으로 이동한 상태를 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평위치 조절부에 의해 후방측으로 이동한 무게중심이 기준위치로 조절된 상태를 나타낸 측면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평위치 조절부의 다른 구성을 나타낸 측면도,
도 9는 도 8에 도시된 수평위치 조절부에 의해 엔진 및 발전기의 자중으로 슬라이딩프레임이 전방으로 수평이동하는 상태를 나타낸 측면도,
도 10은 도 8에 도시된 수평위치 조절부에 의해 엔진 및 발전기의 자중으로 슬라이딩프레임이 후방으로 수평이동하는 상태를 나타낸 측면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터에 탑승자가 탑승한 상태를 나타낸 측면도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터의 주요 구성을 나타낸 측면도,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트에 가벼운 체중의 탑승자가 착석하면서 바디프레임의 무게중심이 후방측으로 이동한 상태를 나타낸 측면도,
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평위치 조절부에 의해 후방측으로 이동한 무게중심이 기준위치로 조절된 상태를 나타낸 측면도,
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트에 무거운 체중의 탑승자가 착석하면서 바디프레임의 무게중심이 전방측으로 이동한 상태를 나타낸 측면도,
도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평위치 조절부에 의해 전방측으로 이동한 무게중심이 기준위치로 조절된 상태를 나타낸 측면도,
도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력공급시스템의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분사노즐을 통해 연료탱크에 저장된 연료가 외부로 분사되는 구성을 나타낸 개략도,
도 20은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연장관의 신축구조를 나타낸 평면도,
도 21은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 각 연장관을 통해 비행방향에 따라 선별적으로 연료가 분사되는 구성을 나타낸 정면도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터(1)는 연료소모나 연료보충에 따른 연료탱크(120)의 무게변화에 따라 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 설정된 기준위치(P)에 유지되도록 조절되어 비행안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 정격속도를 발휘할 수 있는 멀티콥터로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 바디프레임(110), 연료탱크(120), 전력공급시스템(200), 수평위치 조절부(130), 연료측정부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.

먼저, 상기 바디프레임(110)은 멀티콥터(1)의 골조를 형성하고 여러 구성품이 장착될 수 있는 공간을 제공하는 베이스부재로서, 전력공급시스템(200)으로부터 인가되는 구동전원에 따라 프로펠러(111)를 회전시키는 복수 개의 모터(112)가 둘레에 이격 배치된다. 여기서, 도 1에서와 같이 상기 바디프레임(110)에는 커버판(115)이 장착되면서 기체를 형성하여 내부가 외부환경으로부터 보호될 수 있으며, 모터(112)에 장착된 프로펠러(111)가 바디프레임(110)으로부터 이격된 위치에서 회전할 수 있도록 암프레임(116)이 구비될 수 있다.

상기 연료탱크(120)는 엔진(211)의 구동에 필요한 연료(F)를 저장하는 구성으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 바디프레임(110) 상에서 무게중심(C)의 설정된 기준위치(P)로부터 전후방향의 일측으로 이격된 위치에 배치되고 내부에는 일정량의 연료(F)가 저장된다.

여기서, 상기 기준위치(P)는 멀티콥터(1)의 비행역학상 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 배치되어야 하는 최적의 위치로서, 바람직하게는 바디프레임(110)의 전방측에 장착되는 구성품들의 하중과 후방측에 장착되는 구성품들의 하중이 균형을 이루는 중앙위치일 수 있으며 필요에 따라 전방측 또는 후방측으로 일부 편중된 위치에 설정될 수도 있다. 또한, 도면에는 상기 연료탱크(120)가 바디프레임(110)의 전방측 하부에 배치된 것을 예시하였으나 전방측의 상부, 후방측의 상부나 하부에 배치될 수도 있다. 이하에서는 상기 연료탱크(120)가 바디프레임(110)의 전방측에 배치된 구성으로 실시예를 설명한다.

상기 전력공급시스템(200)은 멀티콥터(1)의 비행에 필요한 구동전원을 공급하는 구성으로서, 연료탱크(120)로부터 공급되는 연료(F)를 연소하여 회전력을 발생시키는 엔진(211) 및, 상기 엔진(211)의 회전력으로 각 모터(112)에 공급되는 구동전원을 생성하는 발전기(213)를 포함한다. 여기서, 상기 전력공급시스템(200)에 의해 구동전원이 생성되고 공급되는 구성은 후술하기로 한다.

상기 수평위치 조절부(130)는 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지될 수 있도록 조절하는 구성으로서, 상기 바디프레임(110) 상에서 기준위치(P)로부터 전후방향의 타측으로 이격된 위치에 배치되고 상부에는 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 안착되며 제어부(150)의 제어신호에 따라 전후방향으로 슬라이딩 이동하면서 엔진(211) 및 발전기(213)의 전후방 수평위치를 조절한다.

여기서, 도면에는 상기 수평위치 조절부(130)가 바디프레임(110)의 후방측 상부에 배치된 것을 예시하였으나 후방측의 하부, 전방측의 상부나 하부에 배치될 수도 있다. 단, 상기 수평위치 조절부(130)는 무게중심(C)의 기준위치(P)를 중심으로 상기 연료탱크(120)과 대칭되는 반대 위치에 배치된다. 이하에서는 수평위치 조절부(130)가 후방측에 배치된 구성으로 실시예를 설명한다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수평위치 조절부(130)는, 바디프레임(110)의 후방측에 배치되어 전후방향으로 연장된 레일(131)과, 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 상부에 안착되고 레일(131)에 지지되어 전후방향으로 수평이동하는 슬라이딩프레임(132) 및, 상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 상기 슬라이딩프레임(132)이 수평이동하는데 필요한 구동력을 제공하는 슬라이딩 구동부(133)를 포함할 수 있다.

상기 슬라이딩프레임(132)에는 슬라이더 또는 바퀴와 같이 레일(131)과의 마찰력을 감소시키기 위한 구성이 구비되어 소음 및 진동을 최소화할 수 있다.

상기 슬라이딩 구동부(133)로는 도면에서와 같이 로드를 인출시키면서 슬라이딩프레임(132)이 수평이동하기 위한 가압력을 제공하는 액츄에이터(유압, 공압 등)를 이용할 수 있으며 이 밖에 구동모터와 기어열을 이용한 동력구조로 이루어져 슬라이딩프레임(132)이 이동하도록 구동력을 제공할 수도 있다.

상기 연료측정부(140)는 연료탱크(120)에 저장된 연료량을 측정한다. 여기서, 연료측정부(140)로는 연료레벨 센서 또는 연료게이지를 이용할 수 있으며, 유량계를 이용하여 내부로 공급된 연료량 대비 외부로 배출된 연료량을 산출하여 연료탱크(120)에 잔여된 연료량을 측정할 수 있으며 이 밖에 본 발명이 속하는 기술분야에서 연료탱크(120)에 저장된 연료를 측정하기 위한 다양한 방식이 적용될 수 있다.

상기 제어부(150)는 연료탱크(120)에 잔여된 연료량에 따라 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 조절되는 하는 구성으로서, 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 수평위치 조절부(130)를 구동제어한다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 멀티콥터(1)가 비행하면서 연료(F)가 소모되어 연료탱크(120)에 저장된 잔여연료량이 감소(①)하게 되면 바디프레임(110)의 전방측이 후방측보다 상대적으로 가벼워져 바디프레임(110)의 전방측이 상향(②)하면서 기울어지게 되고 이에 따라 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에서 후방측으로 이동(③)하게 된다.

이에 상기 제어부(150)는 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 연료소모로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 슬라이딩프레임(132)이 전방측으로 수평이동(①)하도록 슬라이딩 구동부(133)를 구동제어한다. 이에 따라 상향된 바디프레임(110)의 전방측이 하향(②)하면서 후방측으로 이동한 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀(③)하게 된다. 이와 같이 연료소모량에 따라 점차적으로 변동되는 무게중심(C)을 실시간으로 기준위치(P)에 유지되도록 조절할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 소모된 연료(F)를 보충(①)하게 되면 바디프레임(110)의 전방측이 후방측보다 상대적으로 무거워져 바디프레임(110)의 전방측이 하향(②)하면서 기울어지게 되고 이에 따라 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에서 전방측으로 이동(③)하게 된다.

이에 상기 제어부(150)는 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 후방이동 판단기준값에 도달하면 연료보충으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단하여, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 슬라이딩프레임(132)이 후방측으로 수평이동(①)하도록 수평위치 조절부(130)를 구동제어한다. 이에 따라 하향된 바디프레임(110)의 전방측이 상향(②)하면서 전방측으로 이동한 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀(③)하게 된다. 이와 같이 연료탱크(120)에 연료를 보충하면서 변동되는 무게중심(C)을 기준위치(P)에 유지되도록 실시간으로 조절할 수 있다.

여기서, 상기 전방이동 판단기준값 및 후방이동 판단기준값은 연료탱크(120)에 잔여된 연료량에 따라 바디프레임(110)이 기울어지는 각도를 기준으로 무게중심(C)을 기준위치(P)로 조절할 수 있도록 설정된 값으로서, 연료탱크(120)가 만충된 연료량부터 연료탱크(120)가 비워진 연료량까지를 여러 단계의 연료값으로 구분하고 각 단계별로 슬라이딩 구동부(133)를 구동량을 조절한 값으로 설정될 수 있다.

상술한 바와 같은 바디프레임(110), 연료탱크(120), 전력공급시스템(200), 수평위치 조절부(130), 연료측정부(140) 및 제어부(150)의 조합된 구성을 통해 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 설정된 기준위치(P)에 유지되도록 할 수 있어 무게중심(C)의 편중으로 비행안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 정격속도를 발휘할 수 있는 여건을 제공할 수 있다.

한편, 슬라이딩프레임(132)을 수평이동시키기 위한 구동력을 제공하는 상기 슬라이딩 구동부(133)는 고중량의 액츄에이터나 구동모터가 구비되므로 멀티콥터(1)의 전체 무게를 증가시켜 비행가능시간을 감축시키는 요인으로 작용할 수 있다.

이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터(1)에서는 상기 슬라이딩 구동부(133)의 구동력을 대신하여 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중으로 슬라이딩프레임(132)을 수평이동시킬 수도 있다.

이를 위해, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 수평위치 조절부(130)는, 상기 바디프레임(110)의 후방측에 배치되어 전후방향으로 연장된 레일(131)과, 상기 레일(131)에 지지되어 수평이동하되 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 상부에 안착되어 바디프레임(110)의 전후방향 기울기 각도에 따라 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 전후방향으로 수평이동하는 슬라이딩프레임(132)과, 상기 레일(131) 상에서 슬라이딩프레임(132)이 수평이동한 거리를 측정하는 이동거리 측정부(134) 및, 상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 록킹동작하면서 수평이동한 슬라이딩프레임(132)의 현재 수평위치를 선택적으로 고정시키는 록킹부(135)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 이동거리 측정부(134)는 바디프레임(110)에 고정설치되는 레일(131) 또는 고정된 바디프레임(110)을 기준으로 슬라이딩프레임(132)이 이동한 거리를 측정하는 수단으로서, 엔코더, 카메라, 초음파 등 다양한 측정수단을 이용할 수 있다.

또한, 상기 록킹부(135)는 레일(131)이나 바디프레임(110)의 표면에 마찰력을 발생시키는 브레이크 구조로 이루어질 수 있으며 이 밖에 수평이동하는 부재를 전기신호에 따라 위치고정시킬 수 있는 다양한 제동수단이 이용될 수 있다.

더불어, 상기 제어부(150)는, 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 연료소모로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여, 도 9에 도시된 바와 같이 바디프레임(110)의 전방측이 하향으로 기울어지는 타이밍에 상기 록킹부(135)가 록킹해제 동작하면서 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 전방으로 수평이동하도록 하고 상기 이동거리 측정부(134)로부터 입력되는 이동거리 측정값이 설정된 이동거리 목표값에 도달하면 록킹부(135)가 록킹동작하면서 슬라이딩프레임(132)이 현재 수평위치에 고정되도록 구동제어한다.

여기서, 상기 슬라이딩프레임(132)이 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 전방으로 수평이동하기 위해서는 도면에서와 같이 상기 제어부(150)는 바디프레임(110)의 전방측이 하향하도록 기울어진 타이밍에 록킹부(135)를 해제동작시켜 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 전방으로 이동하도록 제어한다. 이를 위해 상기 제어부(150)는 바디프레임(110)의 기울기를 감지하기 위한 수단이 구비되거나 멀티콥터(1)에 기본적으로 장착되는 자세감지센서(자이로 센서, 기울기 센서 등)로부터 기울기 감지신호를 수신할 수도 있다.

또한, 멀티콥터(1)는 전진비행하는 경우 바디프레임(110)의 후방측에 배치된 모터(112)의 출력이 전방측에 배치된 모터(112)의 출력보다 강하게 동작하여 바디프레임(110)의 전방측이 하향하도록 기울어진 상태를 유지하는데 이에 상기 제어부(150)는 비행제어부로부터 비행방향 제어정보를 수신하여 이를 통해 록킹부(135)의 록킹동작 타이밍 또는 록킹해제 동작 타이밍을 제어할 수 있다.

그리고, 상기 제어부(150)는, 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 후방이동 판단기준값에 도달하면 연료보충으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단하여, 도 10에 도시된 바와 같이 바디프레임(110)의 후방측이 하향으로 기울어지는 타이밍에 상기 록킹부(135)가 록킹해제 동작하면서 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 후방으로 수평이동하도록 하고 상기 이동거리 측정부(134)로부터 입력되는 이동거리 측정값이 설정된 이동거리 목표값에 도달하면 록킹부(135)가 록킹동작하면서 슬라이딩프레임(132)이 현재 수평위치에 고정되도록 한다.

여기서, 상기 슬라이딩프레임(132)이 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 후방으로 수평이동하기 위해서는 도면에서와 같이 상기 제어부(150)는 바디프레임(110)의 후방측이 하향하도록 기울어진 타이밍에 록킹부(135)를 해제동작시켜 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 후방으로 이동하도록 제어한다. 이를 위해 상기 제어부(150)는 기울기 감지신호 또는 비행방향 제어정보를 수신하여 이를 통해 록킹부(135)의 록킹동작 타이밍 또는 록킹해제 동작 타이밍을 제어할 수 있다.

이와 같이 액츄에이터 또는 구동모터 및 기어열로 이루어지는 상기 슬라이딩 구동부(133) 없이도 슬라이딩프레임(132)의 수평위치를 조절할 수 있으며 고중량의 슬라이딩 구동부(133)를 생략하여 비행가능 시간을 대폭 늘릴 수 있다. 또한, 상기 슬라이딩 구동부(133)의 구성없이도 연료탱크(120)에 연료를 보충하면서 변동되는 무게중심(C)을 기준위치(P)에 유지되도록 조절할 수 있다.

또한, 상기 제어부(150)는, 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단되고 설정지속시간 동안 멀티콥터가 전진비행하면 상기 록킹부(135)를 록킹해제 동작시켜 슬라이딩프레임(132)이 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 전방으로 수평이동하도록 하며, 상기 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단되고 설정지속시간 동안 멀티콥터가 후진비행하면 상기 록킹부(135)를 록킹해제 동작시켜 슬라이딩프레임(132)이 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 후방으로 수평이동하도록 구동제어함으로써, 비행방향에 따라 바디프레임(110)이 기울어지는 특성을 이용하여 슬라이딩프레임(132)을 전후방향으로 슬라이딩 이동시킬 수 있다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이 탑승자(A)가 착석하는 시트(114)가 바디프레임(110)의 전방측에 장착된 경우 체중이 다른 탑승자(A)로 변경되면서 시트(114)에 가해지는 무게(예를 들면, 70kg → 50kg, 70kg → 90kg)가 달라지게 되면 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 이동되어 바디프레임(110)의 수평상태가 기울어질 수 있다.

이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터(1)는 시트(114)에 착석한 탑승자(A)의 체중변화에 따라 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 설정된 기준위치(P)에 유지되도록 조절되어 비행안전성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 정격속도를 발휘할 수 있다.

이를 위해, 시트에 착석한 탑승자(A)의 체중을 측정하는 체중측정부(142)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 체중측정부(142)로는 로드셀를 이용할 수 있으며 이밖에 본 발명이 속하는 기술분야에서 변동되는 하중을 측정가능한 다양한 중량센서가 이용될 수 있다.

또한, 상기 제어부(150)는, 체중측정부(142)로부터 입력되는 체중 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 탑승자(A)의 체중변화에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 한 상태에서 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 상기 수평위치 조절부(130)를 구동제어할 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 예를 들어, 도 12에서와 같이 탑승자(A)의 체중인 70kg인 상태로 무게중심(C)이 기준위치(P)에 배치되도록 셋팅된 상태에서, 도 13에 도시된 바와 같이 상대적으로 체중이 가벼운 50kg 체중의 탑승자(A)가 시트(114)에 착석하게 되면 바디프레임(110)의 전방측이 후방측보다 상대적으로 가벼워져 바디프레임(110)의 전방측이 상향하면서 기울어지게 되고 이에 따라 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에서 후방측으로 이동하게 된다.

이에 상기 제어부(150)는 체중측정부(142)로부터 입력되는 체중 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 답자의 체중증가로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여 도 14에 도시된 바와 같이 상기 슬라이딩프레임(132)이 전방측으로 수평이동하도록 수평위치 조절부(130)를 구동제어한다. 이에 따라 상향된 바디프레임(110)의 전방측이 하향하면서 후방측으로 이동한 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀하게 된다. 이와 같이 탑승자(A)의 체중감소에 따라 변동되는 무게중심(C)을 실시간으로 기준위치(P)에 유지되도록 조절할 수 있다.

또한, 도 15에 도시된 바와 같이 상대적으로 체중이 무거운 90kg의 탑승자(A)가 시트(114)에 착석하게 되면 바디프레임(110)의 전방측이 후방측보다 상대적으로 무거워져 바디프레임(110)의 전방측이 하향하면서 기울어지게 되고 이에 따라 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에서 전방측으로 이동하게 된다.

이에 상기 제어부(150)는 체중측정부(142)로부터 입력되는 체중 측정값이 설정된 후방이동 판단기준값에 도달하면 탑승자(A)의 체중증가로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 전방측으로 이동한 것으로 판단하여 도 16에 도시된 바와 같이 상기 슬라이딩프레임(132)이 후방측으로 수평이동하도록 수평위치 조절부(130)를 구동제어한다. 이에 따라 하향된 바디프레임(110)의 전방측이 상향하면서 전방측으로 이동한 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀하게 된다. 이와 같이 탑승자(A)의 체중증가에 따라 변동되는 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 실시간으로 조절할 수 있다.

여기서, 상기 전방이동 판단기준값 및 후방이동 판단기준값은 탑승자(A)의 체중변화에 따라 바디프레임(110)이 기울어지는 각도를 기준으로 무게중심(C)을 기준위치(P)로 조절할 수 있도록 설정된 값으로서, 탑승가능한 탑승자(A)의 최대 체중으로부터 최소 체중까지를 여러 단계의 체중값으로 구분하고 각 단계별로 슬라이딩 구동부(133)를 구동량을 조절한 값으로 설정될 수 있다.

이와 같이 체중이 다른 탑승자(A)로 변경되더라도 무게중심(C)의 편중으로 비행안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 정격속도를 발휘할 수 있는 여건을 제공할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력공급시스템(200)의 기능 및 구성을 설명하기로 한다.

상기 전력공급시스템(200)은 각 모터(112)에 설정된 목표전압값의 구동전원을 안정적으로 공급하기 위한 구성으로서, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 전원공급부(210), 임베디드부(230) 및 신호전달부(220)를 포함한다.

상기 전원공급부(210)는 임베디드부(230)의 엔진제어신호에 따라 구동전원을 생성하는 수단으로서, 상술한 엔진(211)과, 발전기(213) 및, 생성된 구동전원을 직류형태로 변환하여 각 모터(112)에 인가하는 정류부(215)를 포함한다.

상기 임베디드부(230)는 후술되는 비행제어부(Flight Controler,300)의 제어신호에 따라 각 모터(112)에 구동전원이 인가되도록 전원공급부(210)를 구동제어하는 수단으로서, 상기 전원공급부(210)로부터 각 모터(112)에 인가되는 구동전원의 전압값을 측정하고 설정된 목표전압값과 측정전압값을 비교한 오차값을 이용하여 상기 전원공급부(210)로부터 목표전압값을 갖는 구동전원이 출력되도록 상기 엔진(211)의 회전속도를 구동제어한다.

상기 신호전달부(220)는 상기 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전압을 감지하여 측정가능한 전압레벨로 분압하는 제1분압기(221, Voltage Divider)와, 상기 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전류를 감지하여 노이즈를 제거하는 제1필터부(222)와, 상기 발전기(213)의 발전축(214)의 회전을 감지한 파형의 제로크로싱을 디텍팅하는 제로크로싱 디텍터(223) 및, 상기 임베디드부(230)로부터 출력되는 엔진제어신호의 노이즈를 제거하여 상기 엔진(211)에 입력하는 제2필터부(224)를 포함한다.

여기서, 상기 제1분압기(221)는 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전압파형은 유지한 상태에서 임베디드부(230)에서 인식가능한 전압의 크기(레벨)로 분할한 분압신호를 출력한다.

이러한 전원공급부(210), 임베디드부(230) 및 신호전달부(220)의 조합된 구성을 통해 기존의 배터리 충전전원을 대체하여 엔진(211) 및 발전기(213)의 구동으로 생성되는 전기에너지를 모터(112)의 구동전원으로 이용함으로써 비행가능시간을 대폭 증대시킬 수 있고 혹한기나 혹서기에도 안정적으로 구동전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.

더불어, 상기 임베디드부(230)는, 상기 제1분압기(221)의 출력신호를 입력받아 상기 구동전원의 전압값을 측정하는 전압측정부(231)와, 상기 제1필터부(222)의 출력신호를 입력받아 상기 구동전원의 전류값을 측정하는 전류측정부(232)와, 상기 제로크로싱 디텍터(223)의 출력신호를 입력받아 상기 발전축(214)의 회전속도를 측정하는 회전측정부(233)와, 상기 전압측정부(231)로부터 측정된 측정전압값과 목표전압값을 비교하여 오차값을 산출하고 산출된 오차값을 이용하여 상기 전원공급부(210)로부터 목표전압값을 갖는 구동전원이 출력되도록 엔진(211)의 회전속도를 구동제어하기 위한 엔진제어신호를 출력하는 MCU(234) 및, 상기 MCU(234)로부터 출력되는 엔진제어신호의 전압을 감지하여 엔진(211)에서 인식가능한 전압레벨로 분압하는 제2분압기(235,Voltage Divider)를 포함한다. 따라서, 생성되는 구동전원이 목표전압값을 유지하도록 정밀하게 제어할 수 있다.

여기서, 상기 제2분압기(235)는 MCU(234)로부터 출력되는 구동전원의 전압파형은 유지한 상태에서 엔진(211)에서 인식가능한 전압의 크기(레벨)로 분할한 분압신호를 출력한다.

그리고, 상기 임베디드부(230)는, 상기 발전기(213)의 구동열을 측정하는 발전기온도 측정부(236)와, 상기 엔진(211)의 구동열을 측정하는 엔진온도 측정부(237)와, 상기 연료탱크(120)에 저장된 연료를 측정하는 연료측정부(238) 및, 상기 전압측정값, 전류측정값, 회전속도, 발전기온도 측정값, 엔진온도 측정값 및 연료측정값을 상기 바디프레임(110)에 장착된 디스플레이(113)에 표시하거나 지상통제장치(GCS)에 입력하기 위한 신호형태로 변환하여 출력하는 신호출력부(239)를 더 포함함으로써, 멀티콥터의 비행조종에 필요한 각종 데이터를 탑승자에게 안내할 수 있다.

여기서, 상기 신호출력부(239)는 RS232 방식의 인터페이스로 데이터를 출력하기 위한 제1신호출력부(239a) 및 이더넷 방식의 인터페이스로 데이터를 출력하기 위한 제2신호출력부(239b)를 포함할 수 있다.

한편, 멀티콥터의 경우 비행중에 엔진(211) 또는 발전기(213)의 고장으로 전기에너지의 생성이 제한되거나 상기 발전기(213)의 고장시 비상전원을 공급하기 위한 비상배터리(240, 도 2 참고)의 충전전원이 소진되거나 공급불능인 경우 또는 지상통제장치와의 신호불능이나 전파교란 등의 주변상황에 따라 정상비행이 제한되는 경우와 같이 비상추락하는 경우 지면과 충돌하면서 가해지는 충격이 연료탱크(120)에 가해져 연료탱크(120)가 폭발하거나 누유되어 화재가 발생할 수 있다.

이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터(1)는 분사노즐(161) 및 전자밸브(165)가 구비되어 비상추락시 연료탱크(120)에 저장된 연료(F)를 공중에서 분사하여 연료탱크(120)가 빈 상태로 지면과 충돌하도록 할 수 있다.

이를 위해, 도 19에 도시된 바와 같이 상기 연료탱크(120)는 내부에 저장된 연료(F)를 배출하기 위한 배출구(121)가 형성되고, 상기 분사노즐(161)은 상기 배출구(121)와 연통되어 배출되는 연료(F)를 외부로 분사하며, 상기 전자밸브(165)는 입력되는 개폐제어신호에 따라 상기 배출구(121) 또는 분사노즐(161)을 개폐제어한다.

또한, 제어부(150)는 정상비행 중에는 분사노즐(161)이 폐쇄되도록 하고 바디프레임(110)이 지상으로 추락하는 비상추락 조건이 감지되면 분사노즐(161)이 개방되도록 개폐제어신호를 출력하여 연료탱크(120)에 저장된 연료(F)가 비워지도록 전자밸브(165)를 구동제어한다. 따라서, 비상추락시 가해지는 충격에 의해 연료탱크(120)가 폭발하거나 발화하여 멀티콥터가 전소되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 여기서, 상기 분사노즐(161)은 분사되는 연료가 미립화되도록 고압으로 연료(F)를 분사하며 필요시 분사되는 연료(F)가 고압분사될 수 있도록 압력을 제공하는 압축기(Compressor)가 구비될 수 있다.

더불어, 상기 연료탱크(120) 상에 분사노즐(161)이 근접되어 장착된 경우 분사되는 연료(F)가 멀티콥터(1)의 외부면 특히 모터(112)에 뿌려지게 되면 과열된 모터(112)에 의해 화재가 발생할 수 있다.

이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터(1)는 연장관(162,163)이 구비되어 이러한 화재를 미연에 방지할 수 있다. 이를 위해 도 20에 도시된 바와 같이 상기 연장관(162,163)은 배출구(121)와 분사노즐(161) 사이에 연통되도록 장착되어 배출구(121)로 배출되는 연료(F)를 분사노즐(161)에 공급하되 일정길이로 연장되어 상기 분사노즐(161)이 모터(112)로부터 이격된 위치에서 연료(F)를 분사하도록 하며 연장된 길이가 조절되는 신축구조로 이루어지고, 신축구동부(164)는 상기 연장관(162,163)이 신축동작하는데 필요한 구동력을 제공한다.

여기서, 상기 신축구동부(164)로는 로드를 인출시키면서 연장관(162,163)이 신축될 수 있도록 가압력을 제공하는 액츄에이터(유압,공압 등)를 이용할 수 있으며, 이 밖에 구동모터와 기어열을 이용한 동력제공구조로 이루어져 연장관(162,163)이 신축되도록 구동력을 제공할 수도 있다.

상술한 바와 같은 연장관(162,163) 및 신축구동부(164)의 조합된 구성을 통해 고속회전구동으로 과열된 모터(112)에 분사된 연료(F)가 접촉하여 발화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 신축구동부(164)를 통해 평상시에는 연장관(162,163)을 최소길이로 하고 비상추락시에만 연장관(162,163)이 최대길이로 연장되도록 제어함으로써 연장관(162,163)에 의한 공기저항이 심해지거나 바디프레임(110)의 무게중심이 유동되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

더불어, 상기 연장관(162,163)은, 연료탱크(120)의 일측으로부터 상기 바디프레임(110)이 전후로 연장된 방향(L)과 직교되는 측방(W)으로 연장되는 제1연장관(162) 및, 상기 연료탱크(120)의 타측으로부터 상기 제1연장관(162)과 반대되는 측방으로 연장되는 제2연장관(162)을 포함하고, 상기 비행제어부(300)는 바디프레임(110)의 비행방향을 감지한다. 여기서, 상기 제어부(150)는 멀티콥터(1)에 장착되는 GPS모듈 또는 자이로센서, 가속도 센서 등으로부터 감지된 신호값을 받아 바디프레임(110)이 비행하고 있는 현재방향을 인식할 수 있다.

그리고, 도 20에 도시된 바와 같이 상기 제어부(150)는 바디프레임(110)이 전방으로 비행하면 제1연장관(162)의 전자밸브(165a)와 제2연장관(162)의 전자밸브(165b)가 모두 개방되고, 도 21의 (a)와 같이 상기 바디프레임(110)이 제1연장관(162)이 연장되는 측방으로 비행하면 제1연장관(162)의 전자밸브(156a)는 폐쇄되고 제2연장관(162)의 전자밸브(165b)는 개방되며, 도 21의 (b)와 같이 상기 바디프레임(110)이 제2연장관(162)이 연장되는 측방으로 비행하면 제2연장관(162)의 전자밸브(165b)는 폐쇄되고 제1연장관(162)의 전자밸브(156a)는 개방되도록 구동제어함으로써, 비상추락하면서 비행방향이 변경되더라도 바디프레임(110)의 비행방향으로 연료(F)가 분사되어 과열된 모터(112)와 연료(F)가 접촉하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1...연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터
110...바디프레임 111...프로펠러
112...모터 120...연료탱크
130...수평위치 조절부 131...레일
132...슬라이딩프레임 133...슬라이딩 구동부
134...이동거리 측정부 135...록킹부
140...연료측정부 142...체중측정부
150...제어부 161....분사노즐
162,163...연장관 164...신축구동부
165...전자밸브 200...전력공급시스템
210...전원공급부 211...엔진
213...발전기 215...정류부
220...신호전달부 221...제1분압기
222...제1필터부 223...제로크로싱 디텍터
224...제2필터부 230...임베디드부
231...전압측정부 232...전류측정부
233...회전측정부 234...MCU
235...제2분압기 236...발전기온도 측정부
237....엔진온도 측정부 239...신호출력부

Claims

인가되는 구동전원에 따라 프로펠러(111)를 회전시키는 복수 개의 모터(112)가 둘레에 이격 배치된 바디프레임(110);
상기 바디프레임(110) 상에서 무게중심(C)의 설정된 기준위치(P)로부터 전후방향의 일측으로 이격된 위치에 배치되고 내부에 연료(F)가 저장된 연료탱크(120);
상기 연료탱크(120)로부터 공급되는 연료(F)를 연소하여 회전력을 발생시키는 엔진(211) 및, 상기 엔진(211)의 회전력으로 각 모터(112)에 공급되는 구동전원을 생성하는 발전기(213)를 포함하는 전력공급시스템(200);
상기 바디프레임(110) 상에서 기준위치(P)로부터 전후방향의 타측으로 이격된 위치에 배치되고 상부에는 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 안착되며 제어신호에 따라 전후방향으로 슬라이딩 이동하면서 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 전후방 수평위치를 조절하는 수평위치 조절부(130);
상기 연료탱크(120)에 저장된 연료량을 측정하는 연료측정부(140); 및
상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 수평위치 조절부(130)를 구동제어하는 제어부(150);를 포함하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터.
청구항 1에 있어서,
상기 연료탱크(120)는 바디프레임(110)의 전방측에 배치되고,
상기 수평위치 조절부(130)는 바디프레임(110)의 후방측에 배치되며,
상기 수평위치 조절부(130)는,
전후방향으로 연장된 레일(131)과,
상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 상부에 안착되고 상기 레일(131)에 지지되어 전후방향으로 수평이동하는 슬라이딩프레임(132) 및,
상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 슬라이딩프레임(132)이 수평이동하는데 필요한 구동력을 제공하는 슬라이딩 구동부(133)를 포함하며,
상기 제어부(150)는 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 연료소모로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여 상기 슬라이딩프레임(132)이 전방측으로 수평이동하면서 무게중심(C)이 기준위치(P)로 복귀하도록 슬라이딩 구동부(133)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터.
청구항 1에 있어서,
상기 연료탱크(120)는 바디프레임(110)의 전방측에 배치되고,
상기 수평위치 조절부(130)는 바디프레임(110)의 후방측에 배치되며,
상기 수평위치 조절부(130)는,
전후방향으로 연장된 레일(131)과,
상기 레일(131)에 지지되어 전후방향으로 수평이동하되 상기 엔진(211) 및 발전기(213)가 상부에 안착되어 바디프레임(110)의 전후방향 기울기 각도에 따라 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 전후방향으로 수평이동하는 슬라이딩프레임(132)과,
상기 레일(131) 상에서 슬라이딩프레임(132)이 수평이동한 거리를 측정하는 이동거리 측정부(134) 및,
상기 제어부(150)의 제어신호에 따라 록킹동작하면서 수평이동한 슬라이딩프레임(132)의 현재 수평위치를 선택적으로 고정시키는 록킹부(135)를 포함하며,
상기 제어부(150)는,
상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값이 설정된 전방이동 판단기준값에 도달하면 연료소모로 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)로부터 후방측으로 이동한 것으로 판단하여 바디프레임(110)의 전방측이 하향으로 기울어지는 타이밍에 상기 록킹부(135)가 록킹해제 동작하면서 엔진(211) 및 발전기(213)의 자중에 의해 슬라이딩프레임(132)이 전방측으로 수평이동하도록 하고 상기 이동거리 측정부(134)로부터 입력되는 이동거리 측정값이 설정된 이동거리 목표값에 도달하면 록킹부(135)가 록킹동작하면서 슬라이딩프레임(132)이 현재 수평위치에 고정되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터.
청구항 1에 있어서,
상기 바디프레임(110)은 탑승자(A)가 착석하는 시트(114)가 전방측에 장착되고,
상기 시트(114)에 착석한 탑승자(A)의 체중을 측정하는 체중측정부(142);를 더 포함하며,
상기 제어부(150)는,
상기 체중측정부(142)로부터 입력되는 체중 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 탑승자(A)의 체중변화에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 한 상태에서 상기 연료측정부(140)로부터 입력되는 연료량 측정값을 기준으로 상기 엔진(211) 및 발전기(213)의 수평위치를 조절하여 연료소모 또는 연료보충에 따라 전후방향으로 변동되는 바디프레임(110)의 무게중심(C)이 기준위치(P)에 유지되도록 상기 수평위치 조절부(130)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터.
청구항 1에 있어서,
상기 전력공급시스템(200)은,
상기 엔진(211)과, 상기 발전기(213) 및, 생성된 구동전원을 직류 형태로 변환하여 각 모터(112)에 인가하는 정류부(215)를 포함하는 전원공급부(210)와,
상기 전원공급부(210)로부터 각 모터(112)에 인가되는 구동전원의 전압값을 측정하고 설정된 목표전압값과 측정전압값을 비교한 오차값을 이용하여 상기 전원공급부(210)로부터 목표전압값을 갖는 구동전원이 출력되도록 상기 엔진(211)의 회전속도를 구동제어하는 임베디드부(230) 및,
상기 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전압을 감지하여 측정가능한 전압레벨로 분압하는 제1분압기(221)와, 상기 정류부(215)로부터 출력되는 구동전원의 전류를 감지하여 노이즈를 제거하는 제1필터부(222)와, 상기 발전기(213)의 발전축(214)의 회전을 감지한 파형의 제로크로싱을 디텍팅하는 제로크로싱 디텍터(223) 및, 상기 임베디드부(230)로부터 출력되는 엔진제어신호의 노이즈를 제거하여 상기 엔진(211)에 입력하는 제2필터부(224)를 포함하는 신호전달부(220)를 포함하고,
상기 임베디드부(230)는,
상기 제1분압기(221)의 출력신호를 입력받아 상기 구동전원의 전압값을 측정하는 전압측정부(231)와,
상기 제1필터부(222)의 출력신호를 입력받아 상기 구동전원의 전류값을 측정하는 전류측정부(232)와,
상기 제로크로싱 디텍터(223)의 출력신호를 입력받아 상기 발전축(214)의 회전속도를 측정하는 회전측정부(233)와,
상기 전압측정부(231)로부터 측정된 측정전압값과 목표전압값을 비교하여 오차값을 산출하고 산출된 오차값을 이용하여 상기 전원공급부(210)로부터 목표전압값을 갖는 구동전원이 출력되도록 엔진(211)의 회전속도를 구동제어하기 위한 엔진제어신호를 출력하는 MCU(234) 및,
상기 MCU(234)로부터 출력되는 엔진제어신호의 전압을 감지하여 엔진(211)에서 인식가능한 전압레벨로 분압하는 제2분압기(235)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료량에 따른 무게중심 조절 기능이 구비된 멀티콥터.