KR20070026749A - 전기레일과 급전차를 갖는 운송시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기레일과 그 위를 비행하는 전동헬리콥터, 전기자동차에 관한 것이다. 전기를 공급하는 전기레일과 전동헬리콥터 사이를 급전선으로 연결하여 전기모터의 힘으로 비행하게 되고, 급전차가 전기레일과 분리되었을 경우 급전선을 전동헬리콥터 내부로 감아 회수하고 일정 시간 자체 전기배터리의 힘으로 비행하여 착륙하게 된다. 전동헬리콥터를 따라 전기레일을 주행하는 급전차는 바퀴에 부착된 전자석의 힘으로 레일 위에 붙어 급전선의 당기는 힘에 따라 주행하고 전기레일을 벗어날 경우 급전선과 함께 전동헬리콥터 내부에 감아 보관된다.

무거운 엔진을 사용하지 않고 가볍고 강력한 전기모터를 사용하게 되며, 전기레일이 없는 곳에서 전기레일에 접근하고 이탈하기 위하여 필요한 최소한의 자체 전기배터리를 내장 비행하게 되어 전기 급전이 중단되었을 경우에도 안전하게 착륙할 수 있게 된다. 또, 일반도로 차선 중앙에 전기레일을 매설할 경우 급전차를 승하강 시킬 수 있는 전기자동차도 주행할 수 있게 되고 일반 자동차의 주행에도 문제가 없게 된다.

전기레일, 전동헬리콥터, 전기자동차

Description

전기레일과 급전차를 갖는 운송시스템{Transit system with electric rail and electric supply car}

도 1은 본 발명의 전동헬리콥터와 전기레일

도 2는 본 발명의 전기레일 상세도

도 3은 본 발명의 급전차 상세도

도 4는 본 발명의 급전차와 전기레일 단면도

도 5는 본 발명의 전동헬리콥터

도 6은 본 발명의 전기레일과 전기자동차

본 발명과 관련한 종래 기술의 문헌 정보로는 미국 특허 제3715991호 "Monorail guided electric airplane"과 미국 특허 제4036147호 "Rapid transit system" 등이 있다.

본 발명의 기술분야는 전기모터와 전기배터리의 힘으로 비행하는 전동헬리콥 터와 전기자동차, 전기를 공급하는 급전선과 급전차, 전기레일에 관한 것이다. 기존의 전동헬리콥터는 1미터 이하 간단한 모형 헬리콥터로 1회 전기배터리에 충전하게 되면 5~30분 내외 배터리 전원으로 비행하고 무선으로 조종하는 정도이다. 그러나, 실제 헬리콥터는 전기 배터리의 용량이 충분하지 않기 때문에 전기모터의 동력으로 원거리 비행할 수 없어 사용되지 못한다.

최근 배터리 기술과 전기모터 기술의 발전으로 배터리가 소형화, 경량화되어 전기배터리 1회 충전으로 일정 시간 비행하는 것이 가능하고, 장거리 비행할 경우 전기레일을 따라 전기를 상시 공급하게 되면 사람과 화물을 싣고 충분히 장거리 비행할 수 있게 된다.

실제 사람과 화물을 운송할 수 있는 헬리콥터의 무겁고 복잡한 엔진을 대신하여 가볍고 강력한 전기모터로 바꿀 경우 헬리콥터 자체 무게를 획기적으로 줄일 수 있게 되고, 비행에 필요한 전기 에너지가 최소화될 경우 자체 전기배터리의 전기 에너지로 일정시간 이착륙 비행할 수 있게 되는 것이다.

기존의 전동헬리콥터와 전기비행기의 발명의 경우 전기레일과 비행체를 급전선으로 연결하여 비행하고 있고, 전기레일을 벗어나 비행할 수 없으며 전기 공급이 중단될 경우 동력을 상실하고 즉시 추락하는 문제가 있어 현실화될 수 없는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 헬리콥터의 엔진을 대신하여 가볍고 강력한 전기모터로 비행하게 될 경우 장시간 비행할 수 있도록 전기를 공급하는 전기레일과 헬리콥터와 전기레일을 이어주는 급전선, 급전선이 전기레일 위에서 헬리콥터를 따라 주행하는 급전차, 급전선의 승하강을 자동으로 조정하는 급전선회수장치가 부착되고, 전기 공급이 중단되었을 경우 급전선과 급전차를 회수하고 자체 전기배터리 에너지로 일정 시간 비행하여 전기레일 부근의 착륙장에 안전하게 착륙 할 수 있게 하는 전동헬리콥터와 도로 차선 중앙에 전기레일을 매설할 경우 그 위를 함께 주행하는 전기자동차를 제공하는 데 있다.

본 발명은 전동헬리콥터와 전기자동차, 전기레일로 구성되는 운송시스템으로 도 1에서 전동헬리콥터에 전기를 공급하는 전기레일, 전기레일 위를 달리는 급전차, 전동헬리콥터와 급전차를 연결하는 급전선, 급전차와 급전선을 전동헬리콥터 내로 회수할 수 있는 급전선회수장치, 전기를 일시 저장하고 공급하는 전기배터리, 전동헬리콥터의 회전날개(rotor)를 회전시킬 수 있는 전기모터로 구성된다.

도 1에서 전동헬리콥터(10)는 급전차(13)를 급전선(11)으로 끌며 전기레일(12) 위를 일정 고도에서 비행하게 된다.

도 2에서 2개의 레일(20)과 레일 사이 아랫부분은 덕트 형태로 급전 케이블(21)이 위치하게 된다. 2개의 레일(20)은 마이너스 전원이 되고, 급전 케이블(21)은 플러스 전원을 공급하게 된다. 급전 케이블 하단에는 급전차가 전기레일 위에 자동으로 접근하여 착륙할 수 있도록 유도 램프(22)가 구성된다.

급전 케이블(21)의 위치는 덕트 형태 가운데 위치하여 전기 사고를 방지할 수 있고, 급전 케이블 하단에 지지봉을 세워 쉽게 레일과 평행한 상태로 유지시킬 수 있다. 기존 전철의 선로의 폭을 매우 좁히고 지상에 설치되는 급전 케이블을 지하에 매설하는 형태로 볼 수 있으나 레일에 가하는 하중이 없어 경량 구조로 설치 가능하고, 레일이 모두 연결되지 않아도 급전차를 승하강하는 본 발명의 전동헬리콥터, 전기자동차의 비행과 주행에는 문제가 없다.

도 3에서 급전차(13)는 비행중에 전기레일 위에 급전선(30)을 승하강하여 이착륙이 가능한 형태로 레일 안착과 탈선을 방지할 수 있는 4개의 전자석 바퀴(31a,31b,31c,31d)에는 바퀴 내부에 전자석 장치를 포함하여 전기레일 위에 근접할 경우 전자석을 활성화하여 전자석의 힘으로 전기레일에 밀착하게 되고, 전기레일 위를 바퀴가 안정적으로 회전할 경우 승하강이 가능한 팬터그래프(34)를 내려 전동헬리콥터에 전기공급을 시작하게 된다.

급전차는 몸체에 비행중 중심을 잡을 수 있도록 소형 균형날개(33a, 33b)를 좌우에 부착하고, 전기레일을 주행할 경우 탈선하지 않도록 잡아주는 역할을 하게 되고, 급전차 바퀴의 전자석에 전기를 끊고 전기레일과 분리하게 될때 급전선과 급전차가 바람에 요동치지 않도록 중심을 잡는 역할을 하게 된다.

급전차(13)는 전동헬리콥터가 비행하거나, 전기자동차가 주행중에 전기레일 위를 근접하였을때 자동으로 급전선을 하강시켜 전기레일에 접근하고, 전자석 바퀴의 가장 자리에 레일 위에 정확하게 내릴 수 있고 탈선을 방지하는 가이드(35)가 돌출되어 있다. 급전차는 전기레일에 안전하게 접근할 수 있는 위치와 자세 제어 장치, 브레이크 감속 장치를 구비하고, 전자석 바퀴에 전자석을 활성화시켜 전기레일 위에 접지시켜 주행하는 것이다.

본 발명의 급전차와 전기레일의 단면은 도 4와 같다. 급전차의 전자석 바퀴(43a, 43b)는 레일(44a, 44b)에 전자석으로 밀착할 경우 급전선(40)의 당김으로 레일 위를 주행하게 되고, 급전 케이블(46)은 급전차에서 승하강이 가능한 팬터그래프(45)를 통하여 플러스 전원을 공급하게 된다. 전자석 바퀴(43a, 43b) 내부에는 레일을 당길 수 있는 전자석을 포함하고 있고, 바퀴 안쪽에는 가이드(41)가 있다. 급전차 몸체(48)에 균형날개(42a, 42b)가 부착되어 전기레일과 공중에서 급전차가 좌우 상하 요동치는 것을 막을 수 있다. 유도램프(47)은 급전차를 전기레일 위에 내릴때 정확하게 레일의 위치를 파악하게 하여 이착륙을 유도하는 기능을 하게 된다.

도 5에서 본 발명의 전동헬리콥터와 전기레일을 연결하는 급전선(53)은 전기 공급을 위한 전선과 아울러 급전차의 전자석과 균형날개를 제어하게 되는 제어선을 포함하게 되고 비행시에 전기레일 위의 급전차를 끌게 된다.

급전선 회수장치(52)는 전동헬리콥터의 비행고도와 비행속도, 비행방향에 따라 급전선의 길이를 자동으로 조절하고 필요에 따라 전기레일 궤도를 벗어날 경우 급전선과 급전차를 즉시 회수할 수 있고, 전기레일 위를 비행할 경우 전기레일 위에 급전차를 자동으로 안전하게 내릴 수 있다.

본 발명의 전동헬리콥터의 전기배터리(51)는 급전선의 전기공급이 중단되었을 경우 즉시 전기배터리의 동력으로 전환하여 전기레일 인근의 착륙장에 안전하게 착륙할 수 있을 정도의 충전 용량이면 된다. 전기배터리 용량을 늘이기 위하여 전기배터리를 많이 사용할 경우 자체 무게가 무거워 비행을 위한 에너지 소모가 많아 실효성이 떨어진다. 따라서, 본 발명의 전기배터리는 작고 가벼워야 하며, 충전량이 많아야 하고 20~30분 이상 자체 전기배터리 에너지로 비행할 수 있을 정도이면 된다. 전기레일이 없는 지역에서 비행할 경우 가까운 착륙장에 이착륙을 반복하며 전기배터리를 교환하거나 충전을 하여 이동할 수 있고 전기레일 위를 비행할 경우 급전차를 내려 장거리 비행이 가능한 것이다. 전기모터(50)는 기존의 헬리콥터 엔진을 대신하여 가볍고 강력한 전기모터로 전동헬리콥터의 회전날개(rotor)를 직접 구동하게 된다.

도 6에서 본 발명의 전기레일(61)은 일반 도로의 차선 중앙에 매립하여 설치할 수 있고 전기레일 위를 주행하는 본 발명의 전기자동차(60)와 함께 사용할 수 있다. 본 발명의 전기자동차(60)는 전기모터로 구동하며 자체 전기배터리 충전으로 일정 거리를 주행할 수 있고, 급전선 회수장치, 급전선, 급전차를 갖고 전기레일 위를 주행할 경우 자동으로 급전차(62)를 내려 전기레일(61)에서 전기를 공급받아 주행하며 충전할 수 있고, 급전차(62)는 전기자동차의 급전선으로 견인되고 자체 감속 장치를 포함하여 정지시에 함께 정지된다. 전기자동차는 전기레일을 이탈할 경우 즉시 급전차와 급전선을 회수하여 전기배터리의 전기에너지로 주행하게 된다.

본 발명의 전기레일(61)은 도로의 차선 중앙에 매립 설치할 경우 일반 자동차가 전기레일 위를 주행하여도 문제가 없고, 전기레일이 교차로에서 끊어져도 급 전차를 승하강 하면 문제가 되지 않는다. 또, 레일에 하중을 가하지 않아 경량으로 시공할 수 있고, 기존의 도로 차선 중앙, 건물의 옥상, 강과 산을 가로질러 설치할 수 있다.

본 발명의 효과는 헬리콥터 엔진을 가볍고 작고 강력한 전기모터로 대신하여 기체를 소형 경량화할 수 있고, 자체 전기배터리로 이착륙하며 근거리 이동할 수 있게 된다. 또, 전기레일을 따라 비행할 경우 장거리 운행할 수 있게 되고 공해를 발생시키지 않는 고속 운송 수단이 될 수 있다.

복잡하고 무거운 엔진을 대신하여 전기모터로 구동하기 때문에 비행에 필요한 에너지 소모가 적고, 제작 비용을 낮추어 도심과 도심을 잇는 고속 운송 수단이 될 수 있다.

전기레일은 도심의 건물 옥상에, 도심 외곽에서는 강과 산을 가로질러 설치할 수 있고 전기레일 설치를 위한 지상 공간을 적게 차지하고, 전기레일에 가하는 하중이 없어 경량화할 수 있고, 비행고도를 분할하여 사용할 경우 동시에 여러 전동헬리콥터를 안전하게 비행할 수 있고, 전기레일을 따라 비행할 때 자동 비행이 가능하다. 또, 전기레일을 도로의 차선 중앙에 매설할 경우 전기자동차와 함께 사용할 수 있고 일반 자동차도 전기레일 위를 주행하여도 문제가 없다.

본 발명의 전기레일과 급전차를 갖는 운송시스템은 전기 에너지를 사용하기 때문에 공해 발생이 전혀 없어 친환경적이고, 기존 전기배터리의 한계를 보완하여 전기자동차, 전기헬리콥터를 상용화할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 헬리콥터에서 회전날개를 구동하는 전기모터(50), 일정시간 근거리 이착륙 비행이 가능하도록 전기를 공급하는 전기배터리(51), 급전차와 급전선을 자동으로 승하강할 수 있는 급전선 회수장치(52)를 갖고,

   비행하는 전동헬리콥터에 전기를 공급하기 위한 전선과 급전차를 제어할 수 있는 제어선을 포함하여 전기레일 위의 급전차를 끌 수 있는 급전선(53),

   전기레일 위를 주행할 경우 전자석을 활성화하여 전자석의 힘으로 레일에 밀착할 수 있는 전자석 바퀴(31a, 31b, 31c, 31d), 승하강과 주행시 급전차의 방향과 균형을 유지할 수 있는 균형날개(33a, 33b), 안정적인 주행이 이루어질 경우 레일 사이의 급전 케이블(21)에 내려 전기를 공급하는 팬터그래프(34)를 갖는 급전차를 갖는 것을 특징으로 하는 전동헬리콥터와,

   위의 전동헬리콥터에 전기를 공급하기 위하여 2개의 마이너스 전원 레일(20)과 레일 사이 덕트 형태로 아랫쪽에 플러스 전원 급전 케이블(21)을 갖고, 급전 케이블 하단에 급전차의 착륙을 유도할 수 있는 유도램프(22)를 갖는 것을 특징으로 하는 전기레일
2. 제 1항에서,

   본 발명의 전기레일이 일반 도로의 차선 중앙에 지중 설치될 경우 함께 주행할 수 있는 전기자동차(60)로 급전차(62), 급전선, 급전선 회수장치를 갖고 전기레일(61)을 따라 전기를 공급받아 주행 또는 충전하며 전기레일을 벗어날 경우 급전선과 급전차를 즉시 회수하여 전기배터리의 전기에너지로 주행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차

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