KR20030079615A - 놀이용 비행기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 놀이용 비행기구에 있어서, 중앙영역의 개구부를 감싸는 내주연과, 상기 내주연을 감싸는 외주연과, 상기 내주연과 상기 외주연을 연결하는 하부면과, 상기 하부면보다 긴 경로를 가지고 상기 내주연과 상기 외주연을 연결하는 상부면에 의해 날개형상의 단면을 갖는 테두리부를 포함하며, 상기 테두리부에는, 상기 하부면에서 상기 상부면으로 갈수록 중심으로부터 더 외측에 위치하도록 경사지게 상기 하부면과 상기 상부면을 관통하는 복수의 압력조절공이 상기 테두리부의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 원반형태를 가지는 놀이용 비행기구를 경량화하고 비행안정성도 확보하여 비행시간과 거리를 증가시킬 수 있다.

Description

놀이용 비행기구{Flying toy}

본 발명은 놀이용 비행기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 손으로 잡고 던지면 회전되면서 상당한 거리를 날아가게 되는 놀이용 비행기구에 관한 것이다.

놀이용 비행기구는 일정거리로부터 떨어져 위치한 다수의 사람들이 서로 손으로 던져주고 받으면서 놀이를 할 수 있는 기구로서, 사람이 던지면 회전하면서 공중을 비행하게 되고 비행 중인 비행기구를 일정거리로부터 떨어져 위치한 사람이 받게 되는데 이러한 던짐과 잡음의 동작으로 인하여 운동의 효과도 얻을 수 있게 된다. 따라서 놀이용 비행기구는 그 용도 및 목적상 충분한 시간과 거리를 비행할 수 있어야 의도한 운동 효과와 재미를 발할 수 있기 때문에 안정적인 자세로 비행이 가능해야 한다.

놀이용 비행기구의 형태는 크게 접시모양 즉, 원반(통칭, 프리스비:frisbee)형태와 고리(ring)형태의 두 종류로 구분할 수 있다. 원반형태의 비행기구는 중앙이 비어 있지 않은 데 비해, 고리형태는 원반형태에서 중앙부를 절취하여 개구부를 형성한 고리 모양으로서 고리형태는 원반형태보다 무게를 감소시켜 경량화한 구조라 할 수 있다.

그런데, 종래의 놀이용 비행기구에 있어서는, 원반형태의 비행기구의 경우 형태상 경량화에 제한이 있게 되고, 롤링(Rolling) 현상에 의한 비행안정성의 저하및 특히 바람이 부는 환경에서는 비행안정성이 급격히 저하되는 등 비행안정성도 제한적이어서 비행시간 및 거리가 충분하지 않은 문제점이 있으며, 원반형태의 비행기구의 이러한 문제점을 고려하여 경량화한 고리형태의 비행기구의 경우에도 비행 중에 발생하는 롤링(Rolling) 현상으로 인하여 비행자세의 안정성이 상실되어 비행거리 및 시간이 감소하는 문제점이 있다.

여기서, 고리형태의 비행기구에서 발생하는 롤링(Rolling)현상에 대하여 자세히 설명하면, 그림 9는 종래의 고리형태의 놀이용 비행기구의 측단면도로서 이에 도시된 바와 같이, 놀이용 비행기구가 공중을 비행할 때, 테두리부의 전면부(110a)를 통과한 공기의 흐름이 아랫쪽으로 미세하게 방향이 바뀌는 다운워쉬(downwash)를 초래하게 되고 이것이 테두리부의 후면부(110b) 익형과 만나는 공기흐름의 받음각을 감소시켜서 후면부(110b)의 양력이 전면부(110a)보다 적게 발생하게 된다. 결국, 양력의 작용점은 비행기구의 기하학적인 무게중심에서 진행방향으로 앞쪽에 위치하게 되며, 비행기구가 회전하며 비행할 때 회전방향으로 90°틀어진 위치에서 그 영향을 나타내게 되므로 비행 중에 비행기구의 자세가 측면으로 기울어지는 롤링(Rolling) 현상을 초래하게 된다. 이러한 롤링(Rolling)현상은 비행기구의 수평자세를 무너뜨려 비행거리 및 시간을 감소시키게 된다.

이상과 같이, 종래의 원반형태의 놀이기구는 형태상 경량화하기가 난이하고 롤링(Rolling) 현상에 의한 비행안정성의 저하 및 외부조건에 따라 비행안정성이 제한을 받는 문제점이 있으며, 중앙부를 비게 하여 경량화한 고리형태의 놀이기구도 비행 중에 발생하는 롤링(Rolling) 현상에 의하여 비행자세의 안정성이 저하되어 비행거리 및 시간이 감소하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 원반형태를 가지는 놀이용 비행기구를 경량화하고 비행안정성도 확보하여 비행시간과 거리를 증가시킬 수 있는 놀이용 비행기구를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 놀이용 비행기구의 사시도,

도 2는 도 1의 저면도,

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도,

도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ에 따른 테두리부의 개략단면도,

도 5는 코어부의 분해사시도,

도 6은 코어부에 장착되는 발광부의 측면도,

도 7은 도 1의 Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도,

도 8은 도 1의 Ⅷ-Ⅷ에 따른 단면도,

도 9는 종래의 고리 형태의 놀이용 비행기구의 측단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 테두리부 15 : 압력조절공

16 : 테두리부몸체 17a,17b : 고무(내,외측완충부재)

20 : 코어부 21 : 발광부

22 : LED(발광다이오드) 23 : 축전지

24 : 전원스위치 25 : 회로기판

27 : 하우징 30 : 도광관로(날개부)

31 : 도광부재

상기 목적은, 본 발명에 따라, 놀이용 비행기구에 있어서, 중앙영역의 개구부를 감싸는 내주연과, 상기 내주연을 감싸는 외주연과, 상기 내주연과 상기 외주연을 연결하는 하부면과, 상기 하부면보다 긴 경로를 가지고 상기 내주연과 상기 외주연을 연결하는 상부면에 의해 날개형상의 단면을 갖는 테두리부를 포함하며, 상기 테두리부에는, 상기 하부면에서 상기 상부면으로 갈수록 중심으로부터 더 외측에 위치하도록 경사지게 상기 하부면과 상기 상부면을 관통하는 복수의 압력조절공이 상기 테두리부의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구에 의해 달성된다.

여기서, 상기 개구부의 중앙영역에 코어부를 마련하고 복수의 날개부는 상기 코어부와 상기 테두리부를 연결하도록 구성할 수 있는데, 이 때 상기 코어부는 상기 테두리부보다 더 높게 위치하며, 상기 날개부는 상기 테두리부에서 상기 코어부로 상향 경사지게 마련되는 것이 비행안정성면에서 보다 바람직하다.

또한, 상기 코어부에는 빛을 발하는 발광부가 마련되도록 하고, 상기 날개부는 상기 발광부에서 발생되는 빛을 외부에서 인식가능하도록 안내하는 도광관로인것이 야간에 놀이용 비행기구를 사용할 수 있게 되고 흥미를 유발할 수 있어 보다 바람직하다.

그리고, 상기 발광부는, 빛을 발하는 복수의 LED(발광 다이오드); 상기 LED에 연결되는 회로기판; 상기 회로기판과 연결되며 상기 LED에 전원을 공급하는 축전지를 포함하도록 구성할 수 있고, 나아가 외부에서 온오프(on-off)가능하게 일단이 외부에 노출되도록 상기 회로기판에 설치되어 상기 축전지로부터 상기 LED로 인가되는 전원을 단속하는 전원스위치를 더 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 각 도광관로 내에는 상기 LED에서 발생하는 빛을 전달 및 산란시키는 도광부재를 마련하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 테두리부는, 상기 외주연과 상기 내주연 사이에 위치하여 상기 내주연을 감싸는 테두리부몸체; 및 상기 테두리부의 지름방향으로 상기 테두리부몸체의 양측에 결합되어 상기 날개형상의 단면을 형성하는 완충부재를 포함하는 것이 비행기구를 잡을 때 충격을 완화할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 놀이용 비행기구의 사시도이고, 도2는 도1의 저면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 놀이용 비행기구는 고리형상을 형성하는 테두리부(10)와, 테두리부(10)에 의해 형성되는 개구부(18)의 중앙영역에 위치하는 코어부(20)와, 테두리부(10) 및 코어부(20)를 연결하는 날개부인 도광관로(30)를 갖는다.

테두리부(10)는 중앙영역의 개구부(18)를 감싸는 내주연(11)과, 내주연(11)을 감싸는 외주연(12)과, 내주연(11)과 외주연(12)을 연결하는 하부면(13)과, 외주연(12)으로부터 내주연(11)을 하부면(13)보다 긴 경로를 가지고 연결하는 상부면(14)에 소정의 두께를 가지고 날개형상의 단면을 형성한다. 일반적으로 하부면(13)은 대략 평면으로 구성하고 상부면(14)은 볼록한 면이 되도록 구성하여 비행기구가 비행 시에 양력을 형성하도록 한다. 이러한 테두리부(10)는 다양한 재질에 의해 제작될 수 있으나 본 실시 예에서는 폴리카보네이트(Polycarbonate)에 의해 제작되며, 또한 테두리부(10)를 일체로 제작할 수도 있으나, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도로서 이에 도시된 바와 같이, 중앙의 테두리부몸체(16)는 폴리카보네이트로 구성하고, 테두리부(10)의 지름방향으로 테두리부몸체(16)의 양측에 완충부재 예를 들면 천연고무(17a,17b)를 구성하여 날개형상의 단면을 형성하게 된다.

테두리부(10)의 날개형상 단면은 항공기의 익형(예를 들면 NACA 4412)에 기초한 모양으로 구성하되 익형의 앞전(19a)에 해당하는 부분이 테두리부(10)의 중심부를 향하도록 한다. 이에 의하여 테두리부의 후면부(10b) 단면은 익형 본연의 양력발생을 가져오는 모양이 되지만 전면부(10a)의 단면은 뒷전(19b)에서 앞전(19a)으로 공기흐름이 진행되는 형상이 되어 전면부(10a)에서 발생하는 양력이 후면부(10b)보다 다소 작아지게 된다. 그리고 이러한 익형(NACA 4412)은 받음각의 변화에 따른 항력의 변화가 작으며 받음각 대 양력의 기울기가 커서 양력발생이 크게 되는 장점이 있다.

일반적으로 고리 형상이 회전하며 비행할 때 비행안정성이 상실되는 요인은 고리의 비행방향을 향한 전면부(10a)에서 발생하는 양력과 후면부(10b)에서 발생하는 양력의 크기가 동등하지 않아서 양력의 결과적인 작용점이 비행기구의 기하학적인 무게중심과 일치하지 않아 롤링(Rolling) 현상이 초래되기 때문임은 전술한 바와 같다. 따라서, 양력을 발생시키는 테두리부(10)에는 표면압력분포를 효과적으로 재배치하여 비행안정성을 제공하기 위한 목적으로 테두리부몸체(16) 내측고무(17a)에 복수의 압력조절공(15)을 형성한다.

도 4는 도1의 Ⅳ-Ⅳ에 따른 테두리부의 개략단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 테두리의 전면부(10a)과 후면부(10b)의 양력차이를 줄여 비행 중에 롤링(Rolling) 현상을 방지하기 위하여 테두리부(10)의 둘레를 따라 복수의 압력조절공(15)을 형성함으로써 압력분포를 조절하여 양력의 균형을 맞추도록 하였다. 복수의 압력조절공(15)은 테두리부(10)의 둘레를 따라 테두리부(10)의 상부면(14)과 하부면(13)을 관통하여 형성시키되, 하부면(13)에서 상부면(14)으로 갈수록 중심으로부터 더 외측에 위치하도록 경사지게 형성된다. 이 때 복수의 압력조절공(15)은 각 한 쌍의 압력조절공(15)이 반드시 테두리부(10)의 지름방향으로 상호 대향되도록 형성할 필요는 없으나 대략 상호 대향되게 위치한다. 비행기구가 비행 중에 테두리부의 후면부(10b)는 도 4에 도시된 바와 같이 공기의 흐름을 만나게 되는데, 압력조절공(15)에 의하여 압력조절공(15)이 형성되어 있을 때가 압력조절공(15)이 형성되어 있지 않을 때에 비하여 테두리부(10)의 후면부에 발생하는 양력이 증가되게 된다. 양력이 증가하는 이유는 익형 아랫면의 높은 압력의 공기가 압력조절공(15)을 통하여 익형 윗면으로 유입되어 공기흐름의 속도를 더욱 빠르게 하여 윗면의 압력이 추가적으로 낮아지기 때문이다. 이에 반해, 전면부(10a)에서는공기의 유입으로 인한 윗면의 유속증가 보다는 아랫면의 높은 압력이 압력조절공(15)을 통하여 윗면의 압력을 증가시키기 때문에 전면부(10a) 익형에 발생하는 양력이 압력조절공(15)이 없을 경우에 비하여 오히려 감소하게 된다. 따라서 익형을 관통하는 압력조절공(15)은 테두리부의 전면부(10a)와 후면부(10b)에서 받음각의 차이로 인해 발생하는 양력의 차이를 효과적으로 줄이는 수단이 된다.

도 5는 코어부의 분해사시도이고 도 6은 코어부에 장착되는 발광부의 측면도로서, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 개구부(18)의 중앙영역에 위치하는 코어부(20)는 빛을 발하는 발광부(21)와, 발광부(21)를 수용지지하는 하우징(27)과 하우징(27)을 덮는 발광부덮개(35)를 갖는다. 발광부(21)는, 빛을 발하는 복수의 LED(발광 다이오드)(22)와, LED(22)에 연결되는 회로기판(25)과, LED(22)에 전원을 공급하는 축전지(23)와, 외부에서 온오프(on-off)가능하게 하우징(27)의 하부에서 외부로 노출되어 설치되며 축전지(23)로부터 LED(22)로 인가되는 전원을 단속하는 전원스위치(24)를 포함한다. 회로기판(25)은 복수의 LED(22)가 도광관로(30)를 향하도록 장착되어 하우징(27)에 수용 결합되며, 축전지(23)는 회로기판(25)의 상단에 접촉유지되도록 놓인다. 또한 전원스위치(24)는 하우징(27)의 하부 중앙에 형성된 구멍(28)에 놓이도록 하여 외부에서 눌러 온오프 가능하도록 한다.

한편 도 7은 도 1의 Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도로서 이에 도시된 바와 같이, 날개부인 도광관로(30)는, 중앙부분이 소정 깊이만큼 함몰형성된 관부재(33)와, 관부재(33)의 상단을 덮는 도광관로덮개(33)를 포함한다. 관부재(33)는 테두리부(10)의 테두리부몸체(16) 및 하우징(27)과 일체로 사출성형되는데, 재질은전술한 바와 같이 폴리카보네이트로서 도광관로(30) 내를 통과하는 빛이 주변 구조물에 퍼질 뿐만 아니라 외부로부터 빛이 선명하게 보일 수 있도록 한다. 도광관로덮개(33)는 도광부재(31)의 상부를 차단하도록 관부재(33)와 결합되어 도광관로(30)를 형성한다.

그리고 도광관로(30) 내에는 도광부재(31)를 설치하여 LED(22)에서 발생하는 빛을 효과적으로 전달 및 산란시키게 하는데, 일단부가 LED(22)의 렌즈부분에 근접하도록 위치시키고 타단부는 테두리부몸체(16)에 위치시킴으로써, LED(22)에 발생하는 빛이 도광부재(31)를 통하여 테두리부몸체(16)로 전달되면서 도광관로(30) 전체가 밝게 된다. 이러한 도광부재(31)는 PVC(polyvinyl chloride)와 ABS(Acrylonitrile, Butadiene, Styrene) Polymer의 혼합물로 형성된 가닥 또는 튜브로 제작된다.

한편, 도광관로(30)의 단면형상은 타원형 익형의 모양을 가지도록 구성하여 회전운동시 공기저항을 감소시키고 익형의 아랫면보다 윗면을 볼록한 형상으로 구성하여 도광관로(30)의 회전운동에 따른 소량의 양력을 발생시키게 한다. 또한 안정적인 비행자세를 보이는 고리형태의 놀이용 비행기구라도 중앙 영역으로 도광관로(30) 형태의 구조물이 결합되었을 때에는 롤링(Rolling)현상이 심하게 유발되는데 이는 테두리부(10)와 도광관로(30)의 간섭작용으로 발생되는 것이므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 코어부(20)를 테두리부(10)보다 높게 위치시켜 날개부인 도광관로(30)가 테두리부(10)에서 코어부(20)로 상향 경사지게 테두리부(10)와 코어부(20)를 연결함으로써 이러한 간섭영향을 감소시키고 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 놀이용 비행기구의 작동에 관하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 놀이용 비행기구를 잡은 상태에서 살짝 당김과 동시에 공중으로 던지면 비행기구는 회전하면서 공중을 비행하게 된다. 비행 중에는 놀이용 비행기구의 테두리부(10)에 의하여 양력이 발생하게 되는데, 이 때 테두리부(10)의 둘레를 따라 형성된 압력조절공(15)에 의하여 테두리부의 전면부(10a)와 후면부(10b)에 발생하는 양력 차이가 현저히 감소하게 되어 롤링(Rolling)현상을 방지하게 되어 비행기구는 증가된 비행시간과 비행거리를 가지고 비행하게 된다. 그리고 비행 중인 놀이기구를 받고자 하는 경우에는 일반적으로 테두리부(10)를 잡게 되는데, 테두리부(10)의 내, 외측이 고무(17a,17b)로 되어 있으므로 받을 때 충격을 완화할 수 있게 된다.

한편 야간에도 비행기구를 사용하고자 하는 경우에는 하면의 전원스위치(24)를 눌려 LED(22)를 작동시키면 LED(22)에 의해 발생된 빛이 도광관로(30)로 전달되어 도광관로(30) 전체가 빛을 발하게 되어 야간에도 사람이 쉽게 인식할 수 있게 되어, 야간에도 비행기구를 사용 가능하게 할 뿐만 아니라, 사용자의 재미와 흥미를 더욱 유발시킴은 물론이다.

이상과 같이, 원반형태를 가지는 놀이용 비행기구의 중앙부에 개구를 형성함으로써 비행기구를 경량화하고, 비행기구 테두리부(10)의 둘레를 따라 압력조절공(15)을 형성함으로써 비행안정성을 확보하여 비행시간과 거리를 증가시킬 수 있다.

그리고, 압력조절공(15)이 형성된 놀이용 비행기구에 발광부(21)와 도광관로(30)를 비행안정성이 유지되도록 설치함으로써 놀이용 비행기구를 야간에도 사용할 수 있으며, 사용자의 재미와 흥미를 배가시킬 수 있게 된다.

전술한 실시 예에서는 날개부인 도광관로(30)가 3개 구성된 것에 대하여 상술하였으나, 2개 또는 4개 등 개수에 한정되지 않고 다양하게 구성할 수 있고, 또한 전술한 실시 예에서는 NACA 4412 익형 단면에 대하여 상술하였으나 다양한 익형 단면을 사용할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 원반형태를 가지는 놀이용 비행기구의 중앙부에 개구를 형성함으로써 비행기구를 경량화하고, 비행기구 테두리부의 둘레를 따라 압력조절공을 형성함으로써 비행안정성을 확보하여 비행시간과 거리를 증가시킬 수 있도록 한 놀이용 비행기구가 제공된다.

그리고, 압력조절공이 형성된 놀이용 비행기구에 발광부(21)와 도광관로를 비행안정성이 유지되도록 설치하게 되면 놀이용 비행기구를 야간에도 사용할 수 있으며, 사용자의 재미와 흥미를 배가시킬 수 있게 된다.

또한, 놀이용 비행기구의 테두리부의 내, 외측을 완충부재인 고무로 구성함으로써 잡고 던지는 동작 시에 충격을 완화시킬 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 놀이용 비행기구에 있어서,

   중앙영역의 개구부를 감싸는 내주연과, 상기 내주연을 감싸는 외주연과, 상기 내주연과 상기 외주연을 연결하는 하부면과, 상기 하부면보다 긴 경로를 가지고 상기 내주연과 상기 외주연을 연결하는 상부면에 의해 날개형상의 단면을 갖는 테두리부를 포함하며,

   상기 테두리부에는, 상기 하부면에서 상기 상부면으로 갈수록 중심으로부터 더 외측에 위치하도록 경사지게 상기 하부면과 상기 상부면을 관통하는 복수의 압력조절공이 상기 테두리부의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 개구부의 중앙영역에 마련되는 코어부; 및

   상기 코어부와 상기 테두리부를 연결하는 복수의 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구.
3. 제2항에 있어서,

   상기 코어부는 상기 테두리부보다 더 높게 위치하며,

   상기 날개부는 상기 테두리부에서 상기 코어부로 상향 경사지게 마련되는 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구.
4. 제2항에 있어서,

   상기 코어부에는 빛을 발하는 발광부가 마련되고, 상기 날개부는 상기 발광부에서 발생되는 빛을 외부에서 인식가능하도록 안내하는 도광관로인 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구.
5. 제4항에 있어서,

   상기 발광부는,

   빛을 발하는 복수의 LED(발광 다이오드);

   상기 LED에 연결되는 회로기판; 및

   상기 회로기판과 연결되며 상기 LED에 전원을 공급하는 축전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구.
6. 제5항에 있어서,

   상기 발광부는,

   외부에서 온오프(on-off)가능하게 일단이 외부에 노출되도록 상기 회로기판에 설치되어 상기 축전지로부터 상기 LED로 인가되는 전원을 단속하는 전원스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 각 도광관로 내에는 상기 LED에서 발생하는 빛을 전달 및 산란시키는 도광부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구.
8. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 테두리부는,

   상기 외주연과 상기 내주연 사이에 위치하여 상기 내주연을 감싸는 테두리부몸체; 및

   상기 테두리부의 지름방향으로 상기 테두리부몸체의 양측에 결합되어 상기 날개형상의 단면을 형성하는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 놀이용 비행기구.