KR20130097287A - 인간이 착용하여 비행 가능한 날갯짓 비행체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몸통부분, 어깨부분, 날개부분을 갖는 인간이 착용하여 비행 가능한 비행체에 관한 것으로서, 상기 몸통부분은 결합형 기어가 복합적인 구조와 감속기가 구비된 적정 모터가 최대 4개 구비되는 동력부를 다수 설치할 수 있어 동력을 확보하고, 상기 동력부는 상호작용하여 기어에 부착된 와이어를 감아 동력을 활용할 수 있고; 상기 어깨 부분은 3개의 축에 u형 앵글 롤러를 구비하여 와이어를 S자 형태로 통과시켜 운동방향을 전환하고; 상기 날개부분의 날개골격은 각각의 동력부와 좌, 우 한 쌍을 이루어 구비되고, 동력부에서 시작된 와이어는 상기 날개골격의 제 1 뼈대의 임의의 한 지점과 나머지 뼈대들의 여러 지점에 부착되어 지렛대의 힘 점 역할과 날갯짓 운동과 힘을 분산시키고; 위팔, 아래팔, 손가락 3개의 뼈대와 관절을 두어 새와 박쥐처럼 접이식이고; 위팔의 임의의 지점에 또 다른 관절을 두어 날갯짓 운동시 꺾일 수 있는 각을 두고; 비행체 전체에 라텍스를 입힌 섬유나 패러글라이더의 천을 입혀 비막을 대신하고; 상기 몸통부분에 배낭을 씌워 등과 배면에 부착하여 배낭의 산개된 벨트에 구비된 버클로 신체에 고정하고, 날개의 후미에 벨트를 두어 신체의 발목에 고정 내지 엉덩이 부분부터 날개의 후미까지 지퍼를 부착시키고 발목에서 엉덩이 부분까지 옆 선에 지퍼가 부착된 하의를 입어 지퍼를 결합하여 착용하는 것을 특징으로 하는 인간이 착용하여 비행 가능한 비행체이다.

Description

인간이 착용하여 비행 가능한 날갯짓 비행체{Human beings as possible by wearing a flight vehicle}

본 발명은 인간이 새처럼 비상하기 위한 비행체로서 동력의 확보 및 활용, 날갯짓을 위한 기어와 와이어의 역할과 효율적 비상을 위한 날개의 구조에 관하여 있다.

인간이 착용하여 비행 가능한 날갯짓 비행체에 관한 발명이 없는 바이다. 하여 가장 비슷한 유희용 날갯짓 비행체의 기술로부터 전동기 모터는 감속기를 구비하여 출력을 높이고, 새와 박쥐가 비행할 수 있는 날개의 구조와 원리, 기어와 앵글 롤러를 활용한 운동 전환 방식과 지렛대의 원리에 기초하였다.

전동기 모터를 이용한 종래의 유희용 날갯짓 비행체는 비상은 할 수 있으나 날개를 접지못하며, 날갯짓 운동은 모터의 회전운동을 단순 직선운동으로 변환하여 동체가 상하로 흔들리며, 힘 점의 위치가 지렛대 원리와 같아 동력손실이 발생하며, 비행체의 동력원인 모터를 다수 구비할 수 없기에 수십 킬로그램의 무게는 비상이 불가능한 문제점을 안고 있다.

본 발명은 박쥐와 새의 날개 관절을 참고하여 날개를 접을 수 있도록, 두 개의 막대를 두어 끝점을 기준으로 회전하면 길이의 차이가 나는 원리를 응용하고, 날개의 단면은 굴곡이 있어 새의 날개의 장점을 포함하고, 날개의 외피는 박쥐의 비막처럼 부착되어 제작과 탈부착이 용이하고, 날개의 전체 면적이 공기압을 발생시킬 수 있다. 평 기어와 베벨 기어를 결합시켜 동력전달과 방향전환이 동시에 가능하도록 하며, 기어에 부착되어 시작된 와이어는 위치가 다른 두 개의 u형 앵글 롤러를 S자 형태로 통과하여 제 1 뼈대의 끝 부분은 물론 관절을 지나쳐 산개된 형태로 부착되어 날갯짓 운동과 힘을 분산 시키는 역할을 한다. 또한 비행체의 몸통부분에는 다수의 동력부를 둘 수 있는 다층구조가 가능하며, 상기 동력부에는 모터를 2개 내지 4개까지 구비되어 원하는 만큼 동력원을 확보할 수 있도록 하였다.

본 발명은 휴대 및 착용이 가능하여 군사적으로는 특수부대원의 침투, 임무수행, 복귀의 안전성이 탁월해 고급 군사를 유지할 수 있으며, 원하는 장소나 적의 후방에 군사를 배치할 수 있어서 군 전략적 우위를 차지할 수 있다. 자연재해(지진, 해일 등등) 발생시 발생지 또는 위험 지역에서 즉시 비상하여 안전을 확보할 수 있으며, 화석연료를 사용한 이동 및 운송수단이 아닌 전기와 기류를 활용하여 생활의 이동성에 효과적이며 친환경적이다.

제 1도는 평 기어와 베벨 기어를 결합한 복합형 기어를 도시한 사시도.
제 2도는 본 발명의 모터와 복합기어의 운동방향을 설명하기 위한 동력부의 사시도.
제 3도는 본 발명의 동력부의 주요 부품의 설치를 설명하기 위한 사시도.
제 4도는 본 발명의 와이어의 운동방향을 설명하기 위한 동력부의 사시도.
제 5도는 본 발명의 몸통부분에 동력부의 설치를 도시한 사시도.
제 6도는 본 발명의 어깨 부분의 운동방향을 설명하기 위한 어깨부분 사시도.
제 7도는 본 발명의 날개 부분의 연결 및 구조를 도시한 도면.
제 8도는 본 발명의 날개 부분의 연결 및 구조를 설명하기 위한 부분 확대 후면도.
제 9도는 본 발명의 전체 모습의 전면 사시도.

구성이 동일한 부품들은 동일한 목적을 갖고, 대칭의 형태로 설치되므로 동일 부품들에 대해서는 대표적 대상만으로 설명을 대신하기로 한다. 또한 기계적 결합과 설치에 필요한 부속품(나사, 볼트, 너트, 베어링 등등)의 종류와 방법은 종래의 결합과 설치방법, 부품의 종류를 따르므로 설명이 불필요할 경우 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 발명자 본인이 기술 분야의 기술을 설명함에 있어 적합한 용어선택 및 사용에 있어 매우 부족한 기악(instrumental music)인 이므로 기술자(engineer)는 이를 고려할 필요가 있음을 밝힌다.

도 1에서는 베벨 기어(2)와 평 기어(3)를 나사 혹은 볼트와 너트를 끼워 고정시켜 결합한 지속적 회전용 기어(5), 베벨 기어(2)와 90도 내외에 이빨이 형성된 평 기어(4)를 결합한 각 회전용 기어(6)라 하고, 각 회전용 기어(6)는 결합 된 평 기어(4)의 이빨이 형성된 각도만큼 회전력을 전달하는 것이 특징이다.

도 2에서 150w 내지 200w의 직류 모터(11)에서 발생 된 회전속도가 감속기(12)의 20:1 내외의 감속 비율에 조절되어 80.2kg-cm 내지 106.4kg-cm의 회전력(Torque)으로 피니언 기어(7)를 초당 3~4회 회전시켜, 상기 피니언 기어(7)가 정회전(시계방향)시 맞물린 지속 회전용 기어(5)와 연결축(8)은 역회전(반 시계방향)하며, 동시에 각 회전용 기어(6, 6b)는 정 회전, 각 회전용 기어(6a, 6c)는 역회전을 하게 된다. 상기 지속 회전용 기어(5, 5a)의 역할은 회전력과 각 회전용 기어(6, 6a, 6b, 6c)의 운동방향을 지속적으로 서로 다르게 회전시킨다. 각 회전용 기어(6, 6a)는 생성된 이빨이 12시 방향에 향하고, 각 회전용 기어(6b, 6c)는 생성된 이빨이 6시 방향을 향하도록 설치해 주어야 한다.

도 3에서 동력부(50)의 주요 부품의 설치를 설명하자면 사각형 틀(56)에 고정 틀(10)과 상기 감속기(12)를 구비한 상기 직류 모터(11)를 삽입하여 고정을 시킨 후 사각형 틀(56)과 고정 틀(10)에 연결축(8)을 관통시키고, 상기 연결축(8)에 지속 회전용 기어(5, 5a)를 끼워 적합한 방법으로 고정을 시킨다. 이때 감속기(12)의 출력 축에 피니언 기어(7)도 지속 회전용 기어(5)의 평 기어(3)와 맞물리게 고정을 시킨다. 상기 사각형 틀(56)의 윗면에 각 회전용 기어(6, 6a)는 지속 회전용 기어(5, 5a)와 맞물리고, 와이어(16, 16a)를 부착한 평 기어(13, 13a)는 각 회전용 기어에 결합 된 평 기어(4, 4a)와 맞물리는데 동일 구조의 부품은 서로 방해되지 않는 위치에 두고 사각형 틀(56)과 고정 틀(10)에 일정 깊이만큼, 상기 모터(11)나 연결축(8)에 방해되지 않는 깊이에 고정 축(9, 14)을 나사 식으로 끼워 고정을 시키고, 각 회전용 기어(6)는 고정 축(9)에 평 기어(13)는 고정 축(14)에 끼운다. 사각형 틀(56)의 아랫면 또한 상기 윗면과 동일한 방법으로 설치한다. 수직 판(54)은 사각형 틀(56)의 전면과 후면에 부착되어 상기 직류 모터(11)를 보호하고, 수직 판(54)의 양쪽 끝 부분에 어깨 부분(150)이 설치, 고정되므로 신체의 양쪽 어깨선 밖까지의 길이로 제작되어야한다. 수평 판(55)은 어깨 부분(150)의 날갯짓 움직임에 방해가 되지 않는 크기로 제작되어 사각형 틀(56)의 상,하에 고정한 고정 축(9와 14)이 관통하여 고정되게, 수직 판(54)과 부착되어 동력부(50)를 완성한다.

도 4에서 평 기어(13, 13a, 13b, 13c)는 상기 각 회전용 기어(6, 6a, 6b, 6c)의 회전방향 반대로, 상기 각 회전용 기어(6, 6a, 6b, 6c)에 결합 된 평 기어(4, 4a, 4b, 4c)의 이빨이 형성된 각도만큼 회전하여 평 기어(13, 13a, 13b, 13c)의 보수부분에 부착된 와이어(16, 16a, 16b, 16c)를 감기거나 풀리게 된다. 종래의 날갯짓 운동을 위한 단순 직선운동이 연속적인 밀고 당기는 힘에서 각각 교대로 당기는 힘만 존재하게 되어 어깨 근육의 운동방식과 같아 동체의 흔들림을 최소화하고, 종래의 단순 직선운동을 활용한 날갯짓은 동체부분에 위치하여 지렛대의 힘 점에 의한 동력 손실을 갖는다. 그러나 본 발명은 상기 와이어(16, 16a, 16b, 16c)를 제 1 뼈대(22)의 끝 부분에 부착하고 나머지 뼈대에도 산개 부착시키므로 힘 점의 위치를 좀더 멀리 둘 수 있어 지렛대의 원리에 의하여 동력손실을 개선한다.

도 5에서의 몸통부분(100)은 상기 수직 판(54)과 수평 판(55)에 의해 독립적인 상기 동력부(50)를 쌓아 다층구조로 설치할 수 있고, 독립적인 상기 동력부(50)에는 좌,우 한 쌍을 이루는 날개를 포함한 어깨 부분(150)을 구비할 수 있어서 날개의 구조를 굴곡이 진 형태를 이룰 수 있다. 도 2에서는 상기 감속기(12)가 구비된 상기 직류 모터(11)가 4개, 도 3에서는 상기 감속기(12)가 구비된 상기 직류 모터(11)가 2개 설치된 동력부(50)이며, 구비된 모터의 수(2개 내지 4개)와 다층 독립적인 상기 동력부(50) 수를 곱한 값이 동력원이므로 원하는 동력원을 확보할 수 있다. 또한 몸통부분의 상기 동력부(50), 배터리 부분(51), 전파 송수신부분(52), 동력 제어부분(53)은 서로 호환성에 맞게 구비되어 에너지 공급 및 제어하고, 비행 및 이동시 정보통신이 가능하며 비상에 필요한 동력을 해결한다.

도 6에서 와이어(16, 16c)는 상기 평 기어(13, 13c)에 부착되어 U형 앵글 롤러(18과 19, 18a와 19a)를 S자 형태로 통과하여 날개의 제 1 뼈대(22)의 임의의 한 지점과 나머지 뼈대의 여러 지점에 산개되어 부착하는데 날개의 관절과 뼈대의 장력을 보충하고 힘을 분산 시킨다. u형 앵글 롤러(18, 18a, 19, 19a)는 베어링이 구비되어 날개를 접거나 날갯짓을 할 때 와이어의 움직임에 따른 마찰저항을 낮추고 이탈하지 않도록 하며 고정 축(17, 17a, 17b)에 고정 설치된다. 상기 각 회전용 기어(6, 6C)의 영향을 받아 평 기어(13, 13C)가 회전하면서 와이어(16, 16C)를 교대로 감기고 풀리게 된다. 날개의 제 1 뼈대(22)는 U형 앵글 롤러(18과 19, 18a와 19a)에 와이어가 통과되는 S자형 형태의 영향과 각 회전용 복합기어(6, 6C)의 이빨이 형성된 각도와 고정 축(17과 17b, 17a와 17b)간의 거리와 와이어가 부착된 상기 평기어(13, 13c)의 보수부분의 지름만큼 반복적인 날갯짓 각을 형성하여 날갯짓 운동을 하게 된다. 상기 고정 축(17, 17a, 17b)은 고정 틀(54)에 고정되어 신체의 양 어깨선 밖에 구성하여 신체의 어깨가 날갯짓 운동에 방해받지 않도록 한다.

도 7과 도 8에서 상기 제 1 뼈대(22와 23)와 상기 제 2 뼈대(22a와 23a)는 연결핀(20b, 20c)에 의해 서로 맞물리고, 뼈대(23과 23a)의 윗부분을 돌출시켜 뼈대(22와 22a)와 서로 꺾임에 방해가 되지 않도록 틈을 두어 새나 박쥐가 비상할 때 날개의 꺾임 각을 두는 것과 같은 효과를 얻게 된다. 날개를 접거나 펼 경우 어깨 부분(150)의 연결핀(20, 20a) 간의 거리만큼 뼈대(22, 22a)는 길이 변화를 갖고, 이로 인해 연결핀(20d, 20e)에 연결된 뼈대(24, 25)와 연결핀(20g, 20h)에 연결된 뼈대(27)도 접히거나 펴지게 되는데, 뼈대(23a와 25, 24와 27)는 서로 연결되는 45도 각도의 지점에 연결 핀(20e, 20g)으로 연결되어야 날개가 완전히 접히고 펼쳐지게 된다. 제 5 뼈대(27)는 제 4 뼈대(25)와 연결핀(20h)으로 연결되어 다수 개를 구비할 수 있다. 상기 제 1 뼈대(22와 23)와 상기 제 2 뼈대(22a와 23a)는 박쥐의 위팔, 상기 3 뼈대(25와 25a)는 박쥐의 아래팔, 상기 4 뼈대(27)는 박쥐의 손가락 부분에 해당된다. 상기 제 1 뼈대(23)에는 손을 뻗어 잡을 수 있는 손잡이를 두어 날개를 접고 펴는데 용이하도록 하고 위팔부분의 상기 연결핀(20b, 20c)이 신체의 손목이 위치하도록 한다. 새와 박쥐들의 신체비율(몸무게:몸길이:날개길이)을 적용하여 날개부분(200)의 길이가 결정되는 것이 마땅하며 상기 날개부분(200)의 좌,우 끝의 길이는 착용자의 몸무게와 키에 따라 달라진다.

도 9에서 비행체 전체에 가벼운 소재(패러글라이더의 천, 합성수지에 라텍스를 도포한 형태 등)를 접이식에 방해되지 않도록 와이어 보호용 틀(26, 26a)과 상기 몸통부분(100)과 뼈대를 포함한 전체(30)에 입혀 부착시킨다. 여기에 낙하산이나 패러글라이더의 배낭 식으로 상기 몸통부분(100)을 덮고, 배낭을 상기 몸통부분(100)의 등(29)과 배(31)에 고정시켜 배낭의 산개된 벨트들을 버클 등의 방법으로 사람의 몸에 착용한다. 날개의 아래 끝점(33)은 신체의 발목에 묶을 수 있도록 벨트를 부착하거나, 상기 몸통부분(100)의 엉덩이 부분(32)부터 끝점(33)까지 지퍼를 부착시키고 신체의 엉덩이 부분부터 발목까지의 옆 선에 지퍼가 부착된 하의를 입어 지퍼를 결합하여 착용할 수 있도록 한다.

회전 방향 전환 및 회전력 전달용 복합기어(5), 각 회전용 복합기어(6), 동력부(50), 몸통부분(100), 어깨부분(150), 날개부분(200)

Claims (9)

1. 몸통부분, 어깨부분, 날개부분을 갖는 인간이 착용하여 비행 가능한 비행체에 관한 것으로서; 비상에 필요한 동력을 해결하는 동력부분; 에너지를 공급하는 배터리 부분, 비행 및 이동시 정보통신이 가능한 전파 송수신부분; 상기 동력부분과 상기 배터리 부분을 제어하는 동력 제어부분으로 구성된 상기 몸통부분; 날갯짓 운동을 할 수 있는 어깨부분; 날개의 뼈대를 구비해서 새 또는 박쥐처럼 접히고 비막을 입힌 날개부분을 구성한 날갯짓 비행체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 몸통부분은 하나의 기어 축을 기준으로 감속기를 구비한 적정 모터가 상, 하, 좌, 우로 최대 4개까지 구비되고 기어 열이 구성되는 동력부를 다층 구조로 설치되는 것이 특징인 날갯짓 비행체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 어깨 부분은 3개의 축에 u형 앵글 롤러를 구비하여 와이어를 S자 형태로 통과하여 운동방향을 전환하고, 상기 날개부분의 상기 뼈대는 각각의 상기 동력부와 좌, 우 한 쌍을 이루어 구비한 날갯짓 비행체.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 와이어는 상기 날개골격의 제 1 뼈대의 임의의 한 지점과 나머지 뼈대들의 여러 지점에 부착되어 상기 동력부의 상기 기어열과 연결되어 구성되는 날갯짓 비행체.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 와이어는 상기 날개골격의 제 1 뼈대의 임의의 한 지점과 나머지 뼈대들의 여러 지점에 부착되어 상기 동력부의 상기 기어열과 연결되어 구성되는 날갯짓 비행체.
6. 제 1항에 있어서,
   날개 부분의 뼈대는 박쥐의 팔을 인용한 위팔, 아래팔, 손가락 3개의 뼈대와 관절을 구비하고, 상기 위팔의 임의의 지점에 관절을 두어 날갯짓 꺾임을 구현하도록 구비한 날갯짓 비행체.
7. 제 1항에 있어서,
   비행체 전체에 라텍스를 입힌 섬유나 패러글라이더의 천을 입혀 상기 비막을 대신하는 날갯짓 비행체.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 몸통부분에 배낭을 씌워 등과 배면에 부착하여 배낭의 산개된 벨트와 구비된 버클로 신체에 고정되는 날갯짓 비행체.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 비막은 날개의 후미에 벨트를 두어 신체의 발목에 고정 내지 엉덩이 부분부터 날개의 후미까지 지퍼를 부착시키고 발목에서 엉덩이 부분까지 옆 선에 지퍼가 부착된 하의를 입어 지퍼를 결합하여 착용하는 날갯짓 비행체.
   

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