KR20040018614A - Thrust Vectoring System of Airship - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비행선구조물에 추력편향장치를 설치하여 비행선의 저속 조종성 및 이착륙거리 단축을 위하여 필요한 추력편향(벡터추력)기능을 구현하기 위한 장치로 추력을 발생시키는 프로펠러 디스크를 회전시켜 원하는 방향의 추력을 얻기 위한 비행선용 추력편향장치에 관한 것이다.The present invention is to install a thrust deflection device in the airship structure to implement the thrust deflection (vector thrust) function required for low-speed maneuverability and shortening landing and landing distance by rotating the propeller disk to generate a thrust to the thrust in the desired direction It relates to an airship thrust deflection device for obtaining.
비행선은 일반 항공기와 비교할 때 동적 양력에 의존하지 않고 부력에 의해 부양할 수 있기 때문에 비교적 저속 또는 정지상태에서도 운용할 수 있다.Airships can be operated at relatively low speeds or at rest because they can be floated by buoyancy rather than dynamic lift compared to standard aircraft.
하지만 저속 비행 시에는 비행선의 제어면을 이용한 자세 제어 효과가 미약한 단점을 갖고 있다.However, in low-speed flight, the attitude control effect using the control surface of the airship has a weak disadvantage.
따라서 비행선의 상승 및 하강 속도의 증가에 의한 이착륙 거리 감소 및 자세제어를 위해서는 추력편향(벡터 추력) 기능이 요구된다.Therefore, the thrust deflection (vector thrust) function is required to reduce the take-off and landing distance and attitude control by increasing the airship ascent and descent speed.
특히 비행선의 이착륙거리 단축은 비행선의 운용에서 매우 중요한 문제이다.In particular, shortening the take-off and landing distance of the airship is a very important problem in the operation of the airship.
일반적으로 추력편향기능을 이용하는 경우에 이륙거리는 약 1/5로 단축되고, 착륙거리는 약2/5로 단축될 수 있기 때문에, 최근에 개발되는 대부분의 비행선들은 벡터 추력 기능을 갖추고 있으며, 이것은 비행선이 대형화 될 수록 반드시 필요한 기술이다.In general, when the thrust deflection function is used, the takeoff distance can be reduced to about 1/5, and the landing distance can be reduced to about 2/5, so most of the recently developed airships have a vector thrust function. As it gets bigger, it is a necessary skill.
벡터 추력을 구현하는 방법은 크게 두 가지가 있으며, 하나는 틸트 로터와 같이 프로펠러 디스크 면의 방향을 바꾸어 주는 방법이고, 다른 하나는 프로펠러 후류에 베인을 설치하거나 또는 엔진의 노즐방향을 바꾸어 줌으로써 벡터 추력을 얻는 방법이다.There are two ways to implement vector thrust. One is to change the direction of the propeller disk face like the tilt rotor, and the other is to set the vector thrust by installing vanes in the back of the propeller or by changing the nozzle direction of the engine. How to get.
종래의 비행선 방향 제어 시스템은 본 발명의 출원인이 출원한 공개특허공보 제2000-0067382호(2000. 11. 15. 공개)는 성층권에서 장기 체공하는 비행선의 방향을 선회시키는 시스템에 관한 것으로 비행선 후미에 설치된 프로펠러의 피치를 주기적으로 가변 피치각 제어로 선회 모멘트를 발생시켜 방향을 선회시키도록 하는 것이었다.Conventional airship direction control system is disclosed in the Patent Application Publication No. 2000-0067382 (published on November 15, 2000) filed by the applicant of the present invention relates to a system for turning the direction of the airship in the stratosphere for long-term flight The pitch of the propeller was periodically changed to generate a turning moment by variable pitch angle control.
또한 국제특허출원의 출원공개공보 제1996-7003757호(1996. 8. 31. 공개)는 길이방향 축선과 제1 및 제2단부를 갖는 파일론을 포함하며, 상기 파일론의 제1단부는 비행선으로부터 외측으로 연장된다.International Patent Application Publication No. 1996-7003757 (published Aug. 31, 1996) also includes a pylon having a longitudinal axis and first and second ends, wherein the first end of the pylon is outside the airship. Extends.
파일론은 비행선의 길이방향 축선에 수직한 평면에서 제1단부 주위에서 회전가능하고, 추력생성 조립체는 파일론의 제2단부상에 장착되며, 파일론의 길이방향 축선에 수직한 면에서 회전축선 주위에서 회전 가능하다.The pylon is rotatable around the first end in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the airship, and the thrust generating assembly is mounted on the second end of the pylon and rotates around the axis of rotation in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the pylon. It is possible.
동력 공급부 조립체는 동력을 공급하기 위해 추력 생성 조립체에 연결되며, 작동 시스템은 조립체를 회전축선 주위로 회전시키도록 하고, 제2작동 시스템은 파일론을 제1단부 주위로 회전시키기 위해 제공된다.The power supply assembly is connected to the thrust generating assembly for powering, the actuation system causes the assembly to rotate about the axis of rotation, and a second actuation system is provided for rotating the pylon around the first end.
그러나 추력을 생성시키기 위한 구조가 복잡하고, 다수의 엔진 및 기능을 필요로 하는 것이었다.However, the structure for generating thrust was complicated and required a number of engines and functions.
본 발명은 비행선의 저속 조종성 및 이착륙거리 단축을 위하여 필요한 추력편향(벡터 추력)기능을 구현하기 위한 장치로 추력을 발생시키는 프로펠러 디스크를 회전시켜 원하는 방향의 추력을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a thrust in the desired direction by rotating the propeller disk to generate a thrust deflection (vector thrust) function necessary for low-speed maneuverability and shortening landing and landing distance of the airship.
본 발명은 추력편향시 추력편향각도를 비행선 제어 시스템으로 보낼 수 있도록 하고, 정확한 움직임을 구현할 수 있으며 간단한 구조로 기계적 신뢰성을 높이도록 하는 것이다.The present invention allows to send the thrust deflection angle to the airship control system during the thrust deflection, to implement accurate movements and to increase the mechanical reliability with a simple structure.
본 발명은 모터 또는 엔진에 연결되며 내접 스퍼어기어와 함께 회전되는 추력편향장치 회전부와,The present invention is connected to a motor or engine and the thrust deflector rotating unit rotates with an internal spur gear,
상기 추력편향장치 회전부와 베어링으로 연결되며 내접 스퍼어기어에 내접된 피니언기어가 샤프트를 통하여 서보모터에 연결되고 비행선 외피에 고정되는 추력편향장치 고정부와,A thrust deflection device fixing part connected to the thrust deflection device rotating part and a bearing and in which a pinion gear internally connected to an internal spur gear is connected to a servo motor through a shaft and fixed to an airship shell;
상기 추력편향장치 회전부와 포지션 센서용 움직임 전달용 축으로 연결되어 추력방향을 알려주는 포지션 센서로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.It is characterized in that the thrust deflector is connected to the rotating part for the position sensor and the motion sensor for positioning position sensor to inform the direction of the thrust.
도 1 은 본 발명의 추력편향장치가 비행선에 부착되는 위치 및 작동범위를 나타낸 사시도1 is a perspective view showing the position and operating range of the thrust deflection device of the present invention is attached to the airship
도 2 는 본 발명의 추력편향장치에 대한 단면도2 is a cross-sectional view of the thrust deflection apparatus of the present invention.
도 3 은 본 발명의 추력편향장치에 대한 연결상태도Figure 3 is a connection state diagram for the thrust deflection apparatus of the present invention
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
1 : 추력편향장치 회전부2 : 추력편향장치 고정부1: Thrust deflection device rotating part 2: Thrust deflection device fixing part
3 : 베어링4 : 포지션 센서3: bearing 4: position sensor
5 : 포지션 센서용 움직임 전달용 축7 : 회전부 구동용 서보모터5: Motion transmission axis for position sensor 7: Servo motor for rotating part drive
8 : 피니언기어9 : 내접 스퍼어기어8: Pinion Gear 9: Internal Spur Gears
본 발명은 도 1 과 같이 비행선 외피(20)의 X, Y, Z방향중 Z방향으로 양측에 프로펠러 디스크(14)가 전방에 설치되는 모터 또는 엔진(12)에 추력편향장치(10)를 설치하는 것이다.In the present invention, as shown in FIG. 1, the thrust deflection device 10 is installed in a motor or an engine 12 in which a propeller disk 14 is installed at both sides of the airship shell 20 in the Z direction in the X, Y, and Z directions. It is.
그러나 위와 같은 위치에 설치되는 추력편향장치(10)는 비행선 외피(20)에 부착되는 위치 및 작동각도는 실시예를 표시한 것으로 필요에 따라 달라질 수 있는 것이다.However, the thrust deflection device 10 installed at the position as described above is attached to the airship shell 20 and the operating angle is an embodiment that will vary as needed.
추력편향장치(10)는 도 2, 3 과 같이 추력편향장치 회전부(1)와 추력편향장치 고정부(2)로 크게 두 부분으로 나누어진다.The thrust deflector 10 is divided into two parts, as shown in Figs. 2 and 3, the thrust deflector rotating unit 1 and the thrust deflector fixing unit 2.
추력편향장치 회전부(1)는 일자형의 내부에서 호퍼형태로 연결되며 외측으로 내접 스퍼어기어(9)와 연결되어 함께 회전되는 것이다.Thrust deflection device rotating part 1 is connected in a hopper form inside the straight shape and is connected to the internal spur gear 9 to the outside to rotate together.
추력편향장치 회전부(1)는 외측에서 베어링(3)으로 추력편향장치 고정부(2)와 연결되어 자유로이 회전이 가능하도록 하는 것이다.Thrust deflection device rotating part (1) is connected to the thrust deflection device fixing part (2) from the outside to the bearing (3) to enable free rotation.
추력편향장치 고정부(2)는 내접 스퍼어기어(9)와 내부에서 피니언기어(8)로 연결되며, 피니언기어(8)는 샤프트(7')를 통하여 회전부 구동용 서보모터(7)에 연결되어 회전력을 전달하도록 하는 것이다.The thrust deflector fixing part 2 is connected to the internal spur gear 9 and the pinion gear 8 therein, and the pinion gear 8 is connected to the servo drive 7 for driving the rotating part through the shaft 7 '. Connected to transmit the rotational force.
추력편향장치 회전부(1)의 내부 선단에는 포지션 센서용 움직임 전달용 축(5)이 편심되게 돌출된 후 한번 꺾여서 추력편향장치 고정부(2)의 중앙에 설치된 포지션 센서(4)에 연결시켜 추력 벡터를 움직이게 하여 원하는 방향으로 추력을 발생시키도록 구성하는 것이다.At the inner end of the thrust deflector rotation part 1, the position transmission shaft 5 for the position sensor is eccentrically protruded, and then bent once, connected to the position sensor 4 installed in the center of the thrust deflector fixing part 2 and thrust. It is configured to move the vector to generate thrust in the desired direction.
추력편향장치 회전부(1)에는 연결핀(13)이 돌출되어 있어서 도 3 과 같이 모터 또는 엔진(12)에 연결시키게 된다.The connecting pin 13 protrudes from the thrust deflector rotating part 1 to be connected to the motor or the engine 12 as shown in FIG. 3.
모터 또는 엔진(12)을 회전시켜 프로펠러 디스크(14) 전체를 회전시켜 원하는 방향의 추력을 얻을 수 있게 된다.By rotating the motor or engine 12, the entire propeller disk 14 can be rotated to obtain thrust in a desired direction.
모터 또는 엔진(12)을 회전시켜 연결된 프로펠러 디스크(14) 즉, 추력 벡터를 움직이게 하여 원하는 방향으로 추력을 발생시키게 된다.The motor or engine 12 is rotated to move the connected propeller disk 14, ie the thrust vector, to generate thrust in the desired direction.
이때 추력편향장치 회전부(1)가 회전된 각도는 포지션 센서용 움직임 전달용 축(5)을 통하여 포지션 센서(4)로부터 측정되며 이 값은 비행선의 조종계통으로 보내져 추력편향장치(10)의 상태를 파악할 수 있게 되므로 현재의 추력방향을 쉽게 파악할 수 있는 것이다.At this time, the angle of rotation of the thrust deflection device 1 is measured from the position sensor 4 through the position transmission shaft 5 for the position sensor, and this value is sent to the control system of the airship so that the state of the thrust deflection device 10 Since it is possible to grasp the current thrust direction can be easily identified.
따라서 추력방향을 바꾸게 되면 현재 어느 정도 각도로 추력방향이 변하였는지를 조종사 또는 조정을 담당하는 제어기로 알려줄 필요가 있을 때 포지션 센서(4)를 통하여 정확한 추력편향각도 값을 보낼 수 있는 것이다.Therefore, when the thrust direction is changed, the thrust deflection angle value can be transmitted through the position sensor 4 when it is necessary to inform the pilot or the controller in charge of the thrust direction change at what angle.
본 발명은 포지션 센서를 이용하여 비행선 제어장치로 정확한 추력편향각도값을 보낼 수 있으므로 간단한 기계적 구성으로 신뢰성을 높일 수 있는 것이다.The present invention can send the accurate thrust deflection angle value to the airship control device using the position sensor to increase the reliability by a simple mechanical configuration.
본 발명은 비행선의 저속 조종성 및 이착륙거리 단축을 위하여 필요한 추력편향 기능을 구현하기 위한 장치로 추력을 방생시키는 프로펠러 디스크를 회전시켜 원하는 방향의 추력을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a thrust in the desired direction by rotating the propeller disk generating the thrust as a device for implementing the thrust deflection function required for low-speed maneuverability and shortening landing and landing distance of the airship.
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