KR200456891Y1 - 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 모형 비행기 실험 관찰 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모형 비행기의 날개에서 발생하는 기류의 흐름을 관찰하는 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치에 관한 것이다.

본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치는 공기를 흡입하는 공기 흡입 팬과; 상기 공기 흡입 팬이 부착되어 있는 공기 흡입팬 하우징과; 상기 공기 흡입 팬에 연결되어 공기가 흘러가는 제 1 공기 덕터와; 상기 제 1 공기 덕터에 연결되고, 난기류의 공기를 정상류의 공기로 바꾸어 주는 레귤레이터와; 상기 레귤레이터에 연결되고, 상기 레귤레이터에 의해 정상류로 바뀐 공기가 흐르고, 투명한 아크릴 재질로 되어 있는 제 2 공기 덕터와; 상기 제 2 공기 덕터에 수용되어면서 양력 현상이 나타나게 하는 비행기 날개와; 상기 비행기 날개의 중심에 삽입되어 상기 비행기 날개를 고정하고, 상기 비행기 날개가 상하로 회동하게 하는 비행기 날개 회전축과; 상기 비행기 날개 회전축에 결합되어 상기 비행기 날개를 상하로 회동되게 하는 비행기 양각 조절 손잡이;를 포함하여 이루어진다.

본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치는 비행기 날개 주위의 공기 흐름을 날개의 각도를 변경해 가면서 공기 흐름을 관찰할 수 있어, 날개의 각도 변화에 따른 날개 주변의 공기 흐름의 변화를 관찰할 수 있는 편리함이 있어 학생들이 양력의 원리를 보다 쉽게 이해하게 하는 효과가 있다.

모형 비행기, 비행기 날개, 양력 관찰 장치

Description

모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치{A Air Flow Monitoring Apparatus for a Miniature Airplane Wing}

본 고안은 모형 비행기 실험 관찰 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모형 비행기의 날개에서 발생하는 기류의 흐름을 관찰하는 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치에 관한 것이다.

학교 현장에서 학생들이 보다 많은 체험 학습을 할 수 있도록 하기 위해서는 다양한 종류의 과학 실험 장치로, 학생들이 과학 원리를 이해할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 비행기에 대한 학습 자료로써는 학습자인 학생들이 직접 제작하고 날릴 수 있는 종이 비행기, 그리고 가벼운 재질인 대나무와 종이로 만들 수 있는 글라이더어와 고무 동력 비행기 등이 많이 사용되고 있다. 그러나, 비행기의 원리를 이해하는 데에는, 제작된 이들 모형 비행기를 통한 실험 실습과 더불어 과학적 원리를 이해하게 하는 것이 매우 중요하며, 높은 수준의 과학적인 지식 없이도 원리를 쉽게 이해할 수 있도록 하는 다양한 종류의 과학 실험 장치에 대한 연구가 매우 중요하다.

비행기 날개에서 발생하는 양력은 비행기 날개의 독특한 구조로 인해, 즉 베르누이의 원리에 의해, 비행기 날개의 윗면과 아랫면의 유속의 차이로 인하여 생기는 압력의 차이, 즉, 양에 의해 발생한다. 그러나, 양력의 원리인 베르누이 원리를 체험으로 학습시킬 수 있는 실질적인 실험 장치가 없기 때문에 여러 유추 실험을 하가나, 추상적인 설명에 의존함으로서, 학생들이 그 원리를 이해하는 데 어려움이 많다.

따라서, 실제 교육 현장에서 비행기의 날개에 어떻게 양력이 생기고, 비행기 날개 주변의 공기 흐름이 어떻게 되는지를 학생들이 직접 실험 및 관찰할 수 있도록 하는 실험 실습 장치에 대한 필요성이 절실하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치는 비행기 날개 주변의 공기 흐름을 관찰할 수 있도록 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 실험 장치를 제공하는 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치는 공기를 흡입하는 공기 흡입 팬과; 상기 공기 흡입 팬이 부착되어 있는 공기 흡입팬 하우징과; 상기 공기 흡입 팬에 연결되어 공기가 흘러가는 제 1 공기 덕터와; 상기 제 1 공기 덕터에 연결되고, 난기류의 공기를 정상류의 공기로 바꾸어 주는 레귤레이터와; 상기 레귤레이터에 연결되고, 상기 레귤레이터에 의해 정상류로 바뀐 공기가 흐르고, 투명한 아크릴 재질로 되어 있는 제 2 공기 덕터와; 상기 제 2 공기 덕터에 수용되어면서 양력 현상이 나타나게 하는 비행기 날개와; 상기 비행기 날개의 중심에 삽입되어 상기 비행기 날개를 고정하고, 상기 비행기 날개가 상하로 회동하게 하는 비행기 날개 회전축과; 상기 비행기 날개 회전축에 결합되어 상기 비행기 날개를 상하로 회동되게 하는 비행기 양각 조절 손잡이;를 포함하여 이루어진다.

본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치는 비행기 날개 주위의 공기 흐름을 날개의 각도를 변경해 가면서 공기 흐름을 관찰할 수 있어, 날개의 각도 변화에 따른 날개 주변의 공기 흐름의 변화를 관찰할 수 있는 편리함이 있어 학생들이 양력의 원리를 보다 쉽게 이해하게 하는 효과가 있다

이하 첨부 도면을 참조하여 본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치의 상세한 실시 예를 설명한다.

도 1은 내부를 관찰할 수 있도록 투명한 아크릴 재질로 이루어진 본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치의 사시도이며, 도 2는 공기의 흐름이 고르게 되도록 하는 레귤레이터에 대한 사시도이며, 도 3은 정면에서 바라본 정면도이며, 도 4는 위에서 아래로 바라본 평면도이며, 도 5는 비행기 날개가 공기의 흐름에 의해 발생하는 양력을 백터로 나타낸 그림이며, 도 6은 본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치의 내부를 측면에서 바라본 단면도이며, 도 7은 기류의 흐름을 나타내는 공기 흐름 표시 스트립의 모양을 나타낸 평면도이며, 도 8은 기류의 속도 조절을 위한 속도 조절기에 대한 결선도이다.

도 1을 참조하면, 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치(100)는 외부가 투명한 아크릴 재질로 되어 있어, 내부의 공기 흐름을 관찰할 수 있다. 본 장치(100)의 앞쪽에는 2 개의 공기 흡입 팬(101)이 구비되어 있는 공기 흡입팬 하우징(103)을 통하여 공기를 흡입한다. 이때의 제 1 공기 덕트(105)에서의 공기 흐름은 약간 의 난기류성을 나타내고 있어서, 이를 공기의 흐름이 일정하고 고른 정상류로 순화시켜주어야 한다. 난기류를 정상류로 바꾸어 주기 위해서는 일정 폭의 정사각형 격자형태로 이루어진 레귤레이터(107)가 필요하며, 레귤레이터(107)는 이렇게 난기류를 정상류로 바꾸어 주는 역할을 한다. 정상 기류로 변한 공기 흐름을 제 2 공기 덕터(109) 속에 있는 비행기 날개(113)에 불어주면, 비행기 날개(113)에서는 비행기 날개(113)의 형상에 의해 발생하는 비행기 날개(113) 상부의 상부 유속과 비행기 날개(113) 하부의 하부 유속의 차이에 의해 양력이 발생한다. 또한, 레귤레이터(107)의 각각의 격자에는 공기 흐름을 나타낼 수 있도록 공기 흐름 표시 스트립(117)이 하나씩 부착되어 있다. 따라서, 공기 흐름 표시 스트립(117)은 공기의 흐름에 떠밀려 공기의 흐름과 같은 모양의 물결 모양을 나타내게 된다. 공기 흐름 표시 스트립(117)은 얇고 좁으면서 긴 폴리에스텔 재질로 되어 있어 서로 엉기거나, 뭉쳐지지 않는다. 비행기 날개(113)는 상하로 회전할 수 있도록 비행기 날개 회전축(115)에 고정되어 있으며, 비행기 날개 회전축(115)의 일측은 비행기 양각 조절 손잡이(111)에 결합되어 있어 비행기 양각 조절 손잡이(111)로 양각을 조절할 수 있다. 비행기 날개(113)의 양각에 따라 비행기 날개 주변을 지나가는 공기의 흐름은 바뀌게 되고, 이에 따라 공기 흐름 표시 스트립(117)의 모양도 바뀌게 되어 비행기 날개 주변의 공기의 흐름을 한눈에 알 수 있게 한다.

도 2를 참조하면, 도 2는 난기류성의 공기를 전체적으로 공기의 속도가 일정한 정상류로 바꾸어 주기 위한 일정 폭의 정사각형의 격자 구조를 가진 레귤레이터(107)의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 도 3은 정면도로, 앞쪽에는 2 개의 공기를 흡입하는 공기 흡입 팬(101)이 구비되어 있는 공기 흡입팬 하우징(103)을 통하여 공기를 흡입한다. 측면에는 비행기 날개(113)을 상하로 회전할 수 있도록 비행기 날개 회전축(115)이 돌출되어 있고, 비행기 날개 회전축(115)에는 비행기 날개 회전축(115)을 회전시킬 수 있도록 비행기 양각 조절 손잡이(111)가 취부되어 있다.

도 4를 참조하면, 도 4는 평면도로, 레굴레이터(107)의 각각의 격자에는 공기 흐름 표시 스트립(117)이 취부되어 있다. 비행기 날개(113)는 비행기 날개 회전축(115)에 고정되어 있고, 비행기 양각 조절 손잡이(111)에 의해 상하로 회동하도록 고정핀(401)에 의해 고정되어 있다.

도 5를 참조하면, 비행기 날개(113)의 윗면을 흐르는 공기와 아랫면을 흐르는 공기의 흐름은 경로 길이의 차이로 인해 유속이 다르게 된다. 유속이 다르면, 비행기 날개(113)의 표면에 수직으로 가해지는 정적 압력은 다르게 된다. 속도가 빠른 윗면은 속도가 느린 아랫면보다 압력이 낮게 되고, 상하면의 압력차에 의해 윗방향으로 양력이 발생하게 된다. 비행기를 뜨게 하는 힘은 이러한 양력과 함께, 비행기의 날개(113)가 일정한 각도로 기울어져 있어, 이러한 기울기에 따라, 유속 벡터(505)의 일정 부분(Fs * Sinθ)이 양력 벡터(501)로 나타나게 된다.

도 6을 참조하면, 레귤레이터(107)의 각각의 격자에 고정되어 있는 공기 흐름 표시 스트립(117)이 공기의 흐름을 따라 휘어져 있는 모양을 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 레귤레이터(107)의 각각의 격자에 고정되어 있는 공기 흐름 표시 스트립(117)의 모양을 나타낸 것으로, 얇고 좁으면서 긴 폴리에스텔 재질 로 되어 있어 서로 엉기거나, 뭉쳐지지 않는다.

도 8을 참조하면, 공기를 흡입하는 공기 흡입 팬(101)이 팬모터(803)에 취부되어 있고, 팬모터(803)는 풍속 조절기(801)에 연결되어 있어, 풍속 조절기(801)를 통하여 비행기 날개(113)에 가해지는 풍속을 조절할 수 있다.

본 고안은 기재된 실시 예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 고안의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 본 고안의 권리 범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 내부를 관찰할 수 있도록 투명한 아크릴 재질로 이루어진 본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치의 사시도이며,

도 2는 공기의 흐름이 고르게 되도록 하는 레귤레이터에 대한 사시도이며,

도 3은 정면에서 바라본 정면도이며,

도 4는 위에서 아래로 바라본 평면도이며,

도 5는 비행기 날개가 공기의 흐름에 의해 발생하는 양력을 백터로 나타낸 그림이며,

도 6은 본 고안에 의한 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치의 내부를 측면에서 바라본 단면도이며,

도 7은 기류의 흐름을 나타내는 스트립의 모양을 나타낸 평면도이며,

도 8은 기류의 속도 조절을 위한 속도 조절기에 대한 결선도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100 : 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치,

101 : 공기 흡입 팬, 103 : 공기 흡입팬 하우징,

105 : 제 1 공기 덕터, 107 : 레귤레이터,

109 : 제 2 공기 덕터, 111 : 비행기 양각 조절 손잡이,

113 : 비행기 날개, 115 : 비행기 날개 회전축,

117 : 공기 흐름 표시 스트립, 401 : 고정핀,

501 : 양력 백터, 503 : 유속 백터,

505 : 항력 벡터, 801 : 풍속 조절기,

803 : 팬모터

Claims (2)

1. 삭제
2. 모형 비행기 관찰 장치에 있어서, 공기를 흡입하는 공기 흡입 팬(101)과;

   상기 공기 흡입 팬(101)이 부착되어 있는 공기 흡입팬 하우징(103)과;

   상기 공기 흡입 팬(101)에 연결되어 공기가 흘러가는 제 1 공기 덕터(105)와;

   상기 제 1 공기 덕터(105)에 연결되고, 난기류의 공기를 정상류의 공기로 바꾸어 주는 레귤레이터(107)와;

   상기 레귤레이터(107)에 연결되고, 상기 레귤레이터(107)에 의해 정상류로 바뀐 공기가 흐르고, 투명한 아크릴 재질로 되어 있는 제 2 공기 덕터(109)와;

   상기 제 2 공기 덕터(109)에 수용되면서 양력 현상이 나타나게 하는 비행기 날개(113)와;

   상기 비행기 날개(113)의 중심에 삽입되어 상기 비행기 날개(113)를 고정하고, 상기 비행기 날개(113)가 상하로 회동하게 하는 비행기 날개 회전축(115)과;

   상기 비행기 날개 회전축(115)에 결합되어 상기 비행기 날개(113)를 상하로 회동되게 하는 비행기 양각 조절 손잡이(111);를 포함하여 이루어지고,

   상기 비행기 날개(113)는 상기 비행기 양각 조절 손잡이(111)에 의해 상하로 회동하도록 고정핀(401)에 의해 고정되며,

   상기 레귤레이터(107)에는 상기 레귤레이터(107)의 각각의 격자에 폴리에스텔 재질로 되어 있는 공기 흐름 표시 스트립(117)이 부착되고,

   공기를 흡입하는 상기 공기 흡입 팬(101)이 팬모터(803)에 취부되어 있고, 팬모터(803)는 풍속 조절기(801)에 연결되어 있어, 상기 풍속 조절기(801)를 통하여 비행기 날개(113)에 가해지는 풍속을 조절하는 것을 특징으로 하는 모형 비행기 날개 기류 흐름 관찰 장치

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