KR20140024250A - 헬리콥터 놀이 기구 - Google Patents
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Abstract
우수한 조향 성능을 가지며 근육의 힘으로 놀이용 헬리콥터에서 공중 정지, 상승 및 하강 그리고 전후 비행을 가능케 해주고 헬리콥터와 비슷한 기구가 개시된다. 이 헬리콥터 놀이 기구에는 유압 시스템이 구비되어 있는데, 이 유압 시스템은 조종사의 발을 동력원으로 하여 작동되는 로터에 의해 발생되는 작은 힘으로 리프팅 및 구동을 가능하게 하기 위해, 사용하는 조종사의 중량에 따르는 평형을 얻는데 적절한 위치에 균형추를 배치할 수 있다.
Description
본 출원은 2010년 10월 26일에 출원된 미국 가특허 출원 61/406,602 호에 대해 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용은 본원에 참조로 관련되어 있다.
본 발명은 놀이 기구, 특히 헬리콥터 놀이 기구에 관한 것이다.
많은 놀이터에는 그네, 회전목마 및 미끄럼틀과 같은 다양한 기구가 구비되어 있다. 놀이터 설계자는 형상이나 다른 점에서 탈것과 비슷한 기구를 사용하는 것에 대한 이점을 오래전부터 알고 있었다. 많은 즐거움을 줄 수 있고 또한 가지고 노는 어린이들의 운동 기능을 개발하는데 도움을 줄 수 있는 그러한 일 기구가 헬리콥터 놀이 기구이다.
기능의 개발을 위해, 헬리콥터의 양력을 적어도 부분적으로 조종사의 근육의 힘으로 움직이는 헬리콥터 로터의 회전으로 얻으면서 팔과 다리를 사용하여 헬리콥터의 공중 정지(hovering), 상승 및 하강, 그리고 심지어는 조향을 제어할 때 사용자가 효과적으로 조종사 처럼 느낄 수 있는 헬리콥터 놀이 기구를 갖는 것이 유리할 수 있다.
1946년에 웨스트 윌리엄(West William)은 "헬리콥터 회전목마"라는 명칭을 갖는 특허를 출원했다.
헬리콥터 회전목마가 웨스트 윌리엄의 미국 특허 2,451,006에 기재되어 있으며, 이는 본 명세서에 충분히 제시되는 것처럼 같이 모든 목적을 위해 단지 참조로 관련되어 있다.
상기 종래 기술의 도 1 은 헬리콥터 회전목마를 나타낸다. 상기 웨스트 윌리엄 특허의 목적은, 지지부의 일 단부에 설치되는 장난감 헬리콥터 및 타 단부에 설치되는 구동 모터를 갖는 회전 목마를 제공하는 것이었다.
나중에 최영민이라는 사람이 2001년에 "헬리콥터형 운동 장치"라는 명칭의 특허를 출원했다.
헬리콥터형 운동 장치가 최영민의 PCT 출원 제 KR2001/000516 호에 기재되어 있는데, 이는 본 명세서에 충분히 제시되는 바와 같이 단지 참조로 관련되어 있다.
종래 기술의 도 2 는 헬리콥터형 운동 기구를 도시한다.
상기 헬리콥터형 운동 기구는 외부에서 입력되는 제어 신호로 회전되는 회전부를 포함한다. 로프의 일 단부에 연결되어 있는 리프팅부는 회전력에 의해 상승된다. 헬리콥터는 타는 사람의 동작에 따라 위로 상승되고 아래로 하강되어, 재미와 즐거움 및 운동 효과를 동시에 주게 된다.
제안된 모든 발명에도 불구하고, 우수한 조향 성능을 가지며 근육의 힘으로 놀이용 헬리콥터에서 공중 정지, 상승 및 하강 그리고 전후 비행을 가능케 해주고 헬리콥터와 비슷한 기구는 여전히 놀이터에는 없다.
종래 기술의 어떤 기구도 상기한 특성과 기능 모두를 갖고 있지는 않다.
상기 배경 기술은, 우수한 조향 성능을 가지며 근육의 힘으로 놀이용 헬리콥터에서 공중 정지, 상승 및 하강 그리고 전후 비행을 가능케 해주는 헬리콥터 놀이 기구를 교시 또는 암시하고 있지 않다.
본 발명은, 레버 아암 상의 특정 위치에 배치되어 움직이고 조종사 개인의 중량에 따라 조종실(조종사가 앉음)에 균형을 제공하게 되며 그래서 조종사의 중량에 비해 단지 작은 양력(조종사가 다리의 힘으로 헬리콥터 로터를 작동시켜 발생시킬 수 있는 힘)만 필요하게 해주는 균형추에 기초하여, 우수한 조향 성능을 가지며 근육의 힘으로 놀이용 헬리콥터에서 공중 정지, 상승 및 하강 그리고 전후 비행을 가능케 해주는 헬리콥터 놀이 기구를 제공하여 상기 배경 기술의 이들 결점들을 극복하게 된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 조종사를 위한 헬리콥터 놀이 기구가 제공되는 바, 이 헬리콥터 놀이 기구는 (a) 수직으로 배치되는 주 기둥 - 이 주 기둥의 적어도 일 부분은 수평 회전 운동을 할 수 있음; (b) 상기 주 기둥에 기계적으로 연결되고, 제한된 수직 회전 운동을 할 수 있는 주 비임; (c) 상기 주 비임(20)에 기계적으로 연결되고, 그 주 비임의 아래에 매달리는 조종실; (d) 상기 조종실에 기계적으로 연결되고. 양력과 추력을 발생시키기 위한 로터; (e) 상기 주 비임을 따라 제한된 선형 운동을 할 수 있는 균형추를 포함하며, 상기 로터의 회전은, 상기 조종사의 다리로 발생되어 기계적 동력 전달 시스템에 의해 상기 로터에 전달되는 기계적 동력에 의해 일어나며, 상기 균형추의 선형 운동은 유압 시스템에 의해 발생되고, 그 유압 시스템은 상기 조종사의 손으로 발생된 동력을 전달한다.
상기 실시 형태의 다른 특징에 따르면, 상기 헬리콥터 놀이 기구는 (f) 상기 주 비임에 기계적으로 연결되어, 그 주 비임의 상기 수직 회전 운동을 가능케 해주는 주 비임 축; (g) 상기 조종실을 지지하며, 축에 의해 상기 주 비임에 기계적으로 연결되는 조종실 지지 비임; (h) 상기 조종실 지지 비임을 수직으로 유지하며, 축에 의해 상기 조종실 지지 비임에 기계적으로 연결되는 평행사변형 비임; 및 (i) 상기 주 기둥에 기계적으로 연결되고 축 캐리어를 갖는 주 기둥 링을 더 포함하고, 상기 주 비임 축은 상기 축 캐리어에 설치되며, 상기 평행사변형 비임은 축에 의해 상기 주 기둥 링에 기계적으로 연결된다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 균형추는 균형추 무게 중심을 가지며, 상기 주 비임 축은 주 비임 축 단면 중심을 가지며, 상기 주 비임이 수평 위치에 있을 때, 상기 주 비임 축 단면 중심은 상기 균형추 무게 중심 보다 균형추 무게 중심의 높이 만큼 더 높다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 균형추 무게 중심의 높이는 적어도 1 cm 이다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 헬리콥터 놀이 기구는 (j) 상기 주 비임에 기계적으로 연결되는 피스톤 실린더; (k) 전방 단부 및 후방 단부를 가지며 상기 피스톤 실린더 내부에 위치되는 균형추 피스톤; 및 (l) 상기 균형추 피스톤과 상기 균형추에 기계적으로 연결되는 피스톤 연결 로드를 더 포함한다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 조종실은 (i) 조종실 바닥; (ⅱ) 상기 조종실 바닥에 기계적으로 연결되는 조종석; (ⅲ) 축에 의해 상기 바닥에 기계적으로 연결되고, 그 바닥에 대해 회전 운동을 할 수 있는 조향 스틱; (ⅳ) 상기 바닥에 기계적으로 연결되고, 그 바닥에 대해 회전 운동을 할 수 있는 상승 핸들; (ⅴ) 상기 바닥에 기계적으로 연결되고, 그 바닥에 대해 회전 운동을 할 수 있는 페달 축; (ⅵ) 상기 페달 축에 기계적으로 연결되는 페달; 및 (ⅶ) 축에 의해 상기 조향 스틱에 기계적으로 연결되는 이모빌라이저(immobilizer) 핸들을 더 포함한다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 헬리콥터 놀이 기구는 (m) 상기 조향 스틱의 조향 스틱 각도가 변하면 상기 조종실의 피치 각도가 변하도록 상기 조종실 지지 비임과 조종실 사이에서 이들에 기계적으로 연결되는 피치 바아 어셈블리를 더 포함한다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 피치 바아 어셈블리는 (ｉ) 상기 조종실 지지 비임과 조종실 사이에서 이들에 기계적으로 연결되고, 상기 조종실 지지 비임에 대해 회전 운동을 할 수 있는 제 1 바아; (ⅱ) 상기 제 1 바아에 기계적으로 연결되는 제 2 바아; (ⅲ) 상기 제 2 바아에 기계적으로 연결되고, 그 제 2 바아에 대해 회전 운동을 할 수 있는 제 3 바아; 및 (ⅳ) 상기 제 3 바아와 조향 스틱 사이에서 이들에 기계적으로 연결되고, 그들 제 3 바아와 조향 스틱에 대해 회전 운동할 수 있는 제 4 바아를 포함한다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 조종실은 (ⅷ) 상기 페달이 회전되면 전력을 발생시켜 제공하도록 상기 조종실 바닥에 기계적으로 연결되는 발전기를 더 포함한다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 기계적 동력 전달 시스템은 (i) 상기 페달 축에 기계적으로 연결되는 제 1 코그 휠; (ⅱ) 제 2 코그 휠; (ⅲ) 상기 제 1 코그 휠과 제 2 코그 휠에 감기는 제 1 체인; (ⅳ) 상기 제 2 코그 휠에 기계적으로 연결되는 제 3 코그 휠; (ⅴ) 제 4 코그 휠; (ⅵ) 상기 제 3 코그 휠과 제 4 코그 휠에 감겨 있는 제 2 체인; (ⅶ) 상기 조종실과 제 4 코그 휠에 기계적으로 연결되는 기어 박스; 및 (ⅷ) 상기 기어 박스에 기계적으로 연결되는 로터 기둥을 포함한다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 로터는 상기 로터 기둥에 기계적으로 연결되고, 상기 로터는 (ｉ) 각각 공기역학적 날개 프로파일을 갖는 적어도 두개의 로터 날개를 포함한다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 유압 시스템은 (ｉ) 상기 균형잡기용 피스톤 실린더에 공압적으로 연결되는 축압기; (ⅱ) 상기 균형잡기용 피스톤 실린더에 유압적으로 연결되는 오일 탱크; 및 (ⅲ) 상기 균형잡기용 피스톤 실린더 및 오일 탱크 사이에서 이들에 유압적으로 연결되고 또한 상기 상승 핸들에 기계적으로 연결되는 오일 펌프를 포함한다.
상기 실시 형태의 또 다른 특징에 따르면, 상기 유압 시스템은 (ⅳ) 상기 오일 펌프와 균형잡기용 피스톤 실린더 사이에서 이들에 유압적으로 연결되고 또한 상기 오일 탱크에 유압적으로 연결되며 그리고 상기 이모빌라이저 핸들에 기계적으로 연결되는 이모빌라이저; 및 (ⅴ) 상기 이모빌라이저와 균형잡기용 피스톤 실린더 사이에서 이들에 유압적으로 연결되는 높이 제한 밸브를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 헬리콥터 놀이 기구의 유압 시스템을 작동시키는 방법이 제공되는 바, 이 방법은 (a) 상기 놀이 기구의 이모빌라이저 핸들이 눌려져 있는 지의 여부를 확인하는 단계; (b) 만약 상기 이모빌라이저 핸들이 눌려져 있지 않으면, 상기 놀이 기구의 균형추를 초기 상태로 복귀시키는 단계; (c) 만약 상기 이모빌라이저 핸들이 눌려져 있지 않으면, 상기 놀이 기구의 조종실을 초기 상태로 복귀시키는 단계; (d) 상기 조종실이 제한 높이 보다 높은지의 여부를 확인하는 단계; (e) 만약 상기 조종실이 상기 제한 높이 보다 높으면, 오일 펌프를 작동 안 되게 하는 단계; (f) 만약 상기 조종실이 상기 제한 높이 보다 높으면, 양력을 발생시키는 단계; (g) 만약 상기 조종실이 상기 제한 높이 이하이면, 상기 오일 펌프를 작동시키는 단계; 및 (h) 만약 상기 조종실이 상기 제한 높이 이하이면, 상기 균형추를 외측으로 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 헬리콥터 놀이 기구의 작동 방법이 제공되는 바, 이 방법은 (a) 사용자가 헬리콥터 놀이 기구의 조종석)에 앉고 또한 상기 사용자의 발을 헬리콥터 놀이 기구의 페달 위에 놓는 단계; (b) 사용자가 상기 헬리콥터 놀이 기구의 이모빌라이저 핸들을 누르고 헬리콥터 놀이 기구의 상승 핸들로 펌핑 운동을 수행하는 단계 - 상기 펌핌 운동에 의해 상기 헬리콥터 놀이 기구의 오일 펌프가 작동되어 유압을 형성하고 또한 상기 헬리콥터 놀이 기구의 오일이 헬리콥터 놀이 기구의 균형추 피스톤의 후방측으로 흐르게 됨; (c) 상기 헬리콥터 놀이 기구의 조종실이 상승하기 시작할 때까지 그 헬리콥터 놀이 기구의 균형추를 미는 단계 - 상승의 시작은 상기 균형추의 정확한 위치에 달려 있고 이 위치는 사용자의 중량에 달려 있음; (d) 만약 상기 조종실이 어떤 주어진 높이 보다 높게 있으면, 높이 제한 밸브를 눌러 유압의 증가를 방지하는 단계; (e) 상기 사용자의 다리로 상기 페달을 회전시켜 헬리콥터 놀이 기구의 로터를 회전시키고 양력을 발생시켜 상기 조종실을 더 높게 상승시키는 단계; (f) 상기 사용자가 헬리콥터 놀이 기구의 조향 스틱을 앞으로 기울여 상기 로터를 앞으로 기울어지게 해서 추력을 제공하여, 상기 조종실을 헬리콥터 놀이 기구의 주 기둥 주위로 회전 운동으로 움직이게 하는 단계; 및 (g) 상기 이모빌라이저 핸들로부터 누름을 줄여, 상기 유압이 균형추 피스톤에 작용하는 것을 멈추게 하고, 축압기에서 주어지는 공압을 상기 균형추 피스톤에 작용시켜 상기 균형추를 초기 상태로 복귀시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가적인 목적과 이점은 부분적으로 이하의 설명에서 제시될 것이며, 또한 부분적으로 그 설명으로부터 명백해질 것이고 또는 본 발명의 실시로 알 수 있을 것이다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명을 단지 예시적으로 설명하도록 한다.
도 1 은 종래 기술의 헬리콥터 회전목마를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 2 는 종래 기술의 헬리콥터 운동 기구를 도시하는 등각도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 우측면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 좌측 등각도이다.
도 6 은 본 발명에 따라 상승 핸들과 조향 스틱을 손으로 잡고 있고 다리는 페달 위에 놓고 있는 조종사를 개략적으로 나타내는 등각도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 주 비임, 내부에 있는 균형추 및 추가적인 구성 요소를 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 주 기둥을 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 주 비임의 일 부분 및 주 기둥의 일 부분을 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 주 비임의 일 부분, 주 기둥의의 일 부분 및 균형추를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 11a 은 본 발명에 따른 조종실을 개략적으로 도시하는 좌측면도이다.
도 11b 는 본 발명에 따른 기계적 동력 전달 시스템을 개략적으로 도시하는 좌측 등각도이다.
도 12 는 본 발명에 따른 두가지 피치(pitch) 상태에 있는 조종실을 개략적으로 도시하는 좌측면도이다.
도 13a 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 안정된 상태의 배면도이다.
도 13b 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 평형 상태의 배면도이다.
도 13c 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 불안정 상태의 배면도로, 단면선 a - a 이 표시되어 있다.
도 13d 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 로터 날개의 a - a 단면도이다.
도 14 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 유압 시스템을 개략적으로 도시하는 블럭도이다.
도 15 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 유압 시스템을 작동시키기 위한 방법의 흐름도이다.
도 2 는 종래 기술의 헬리콥터 운동 기구를 도시하는 등각도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 우측면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 좌측 등각도이다.
도 6 은 본 발명에 따라 상승 핸들과 조향 스틱을 손으로 잡고 있고 다리는 페달 위에 놓고 있는 조종사를 개략적으로 나타내는 등각도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 주 비임, 내부에 있는 균형추 및 추가적인 구성 요소를 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 주 기둥을 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 주 비임의 일 부분 및 주 기둥의 일 부분을 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 주 비임의 일 부분, 주 기둥의의 일 부분 및 균형추를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 11a 은 본 발명에 따른 조종실을 개략적으로 도시하는 좌측면도이다.
도 11b 는 본 발명에 따른 기계적 동력 전달 시스템을 개략적으로 도시하는 좌측 등각도이다.
도 12 는 본 발명에 따른 두가지 피치(pitch) 상태에 있는 조종실을 개략적으로 도시하는 좌측면도이다.
도 13a 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 안정된 상태의 배면도이다.
도 13b 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 평형 상태의 배면도이다.
도 13c 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 불안정 상태의 배면도로, 단면선 a - a 이 표시되어 있다.
도 13d 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 로터 날개의 a - a 단면도이다.
도 14 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 유압 시스템을 개략적으로 도시하는 블럭도이다.
도 15 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 유압 시스템을 작동시키기 위한 방법의 흐름도이다.
어떠한 의심이라도 없애기 위해, 명확히 이해될 수 있도록 본 특허 출원의 도시에 나타나 있는 구성 요소, 축척, 크기 관계 및 형상은 결코 그것들을 한정하는 것은 아니다. 마찬가지로, 대응되거나 유사한 구성 요소들을 나타내기 위해 도면에서 참조 번호들이 반복되어 사용될 수 있음을 유념해야 한다.
어떠한 의심이라도 없애기 위해, 본 발명의 요소들을 도시하여 설명하는 방식은 아주 상세히 나타내질 수 있지만, 결코 본 도시를 한정하는 것은 아니고, 명확화 및 더 깊은 이해를 위한 목적인 것임을 말해 둔다. 본 발명은 도시와 관련하여 주어진 상세한 설명과는 다른 실시 형태로 실시될 수 있다.
본 발명은 헬리콥터 놀이 기구에 관한 것이다. 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구의 원리와 작동은 도면 및 첨부된 설명을 통해 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시 형태를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그의 적용에 있어서 다음의 설명에 제시되어 있거나 도면에 도시되어 있는 구성 요소들의 상세한 구성 및 배치에 한정되지 않음을 이해해야 할 것이다.
다른 특별한 언급이 없으면, 여기서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖고 있는 사람들이 일반적으로 이해하고 있는 것과 동일한 의미를 갖는다. 여기서 제공되는 재료, 치수, 방법 및 예들은 단지 실례를 들기 위한 것이지 한정적인 의도는 없다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구(1)의 일 실시 형태를 나타내는 개략적인 정면도이다.
상기 헬리콥터 놀이 기구(1)는 5개의 주요 어셈블리, 즉 주 기둥(10), 주 비임(20), 조종실(30), 로터(50), 로터 기둥(41) 및 균형추(80)를 포함한다.
상기 주 기둥(10)은 수평면에 수직하고 상기 놀이 기구의 축방향 및 반경 방향 하중을 지탱한다.
상기 주 빔(20)은 수직 각운동(23)을 하는 시소와 유사하게 레버로서 제한된 운동을 할 수 있도록 주 기둥(10)에 연결되어 있다.
상기 조종실(30)은 주 비임의 일 단부 아래에 매달려 있고, 로터 기둥(41)에 의해 로터(50)에 연결되어 있다.
상기 균형추(80)는 주 비임(20)에 설치되고 주 비임(20)의 길이를 따라 제한된 선형 운동(82)(도 10 에 표시되어 있음)을 한다.
초기 상태시, 헬리콥터 놀이 기구(1)의 출발 사용시 로터 기둥(41)은 또한 수평면과 수직하다.
도 4 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구(1)의 일 실시 형태의 개략적인 우측면도이다.
헬리콥터 놀이 기구(1)의 즐거움과 매력을 최대화하기 위해, 이 헬리콥터 놀이 기구는 보기 좋게 심미적으로 설계될 수 있는데, 예컨대 꼬리부(39)를 추가하고 따라서 주 비임(20)은 원추형으로 형성될 수 있고 여러 개의 바아 및 다른 부품으로 구성될 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구(1)의 일 실시 형태의 개략적인 좌측면도이다.
주 비임(20)은 수평 각운동(24)을 하는데, 이 각운동은 전체 주 기둥(10) 또는 그의 일 부분으로 이루어질 수 있다.
도 6 은 본 발명에 따른 상승 핸들(34)과 조향 스틱(32)을 손으로 잡고 있고 다리는 페달(33) 위에 놓고 있는 조종사(2)를 개략적으로 나타내는 등각도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 주 비임(20), 내부에 있는 균형추(80) 및 추가적인 구성 요소를 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
도시에는 B 부분이 원으로 표시되어 있는데, 이 부분은 도시의 상측에서 원 내부에 확대되어 있으며, 주 비임 축(25)도 나타나 있는데, 이 축은 수직면에서 시소의 각운동과 같은 각운동이 일어날 수 있게 연결하는 역할을 한다.
조종실 지지 비임(22)은 항상 평행사변형 비임(21)에 의해 수평면과 수직하게 또한 그래서 주 기중에 평행하게 유지된다.
상기 조종실 지지 비임(22) 및 주 비임(20) 둘다는 공통 축(15)에 의해 연결되어 있다.
주: 상기 헬리콥터 놀이 기구(1)는 여러 개의 축들을 갖고 있으며, 이들 축 모두는 도면에서 참조 번호 "15"로 나타나 있지만, 이는 모든 축들이 동일하다라는 것은 결코 아니며 축은 크기 및 기타 다른 점에 있어서 서로 다를 수 있다.
조종실 지지 비임(22)은 단일의 비임 또는 두개 이상의 비임으로 만들어질 수 있고, 밑에서 매달리는 조종실(30)(현 도시에는 나타나 있지 않고, 도 3, 4 등에는 나타나 있음)을 지탱한다.
수직 각운동(23)을 제한하기 위해, 이는 제한 장치(27)에 연결되어 있는데, 이 제한 장치 역시 브레이크 피스톤일 수 있다. 마찬가지로, 본 도시에는 균형잡기용 피스톤 실린더(77b)가 나타나 있는데, 이 실린더는 지지점으로서 역할하는 주 비임(20)에 기계적으로 연결된다. 상기 균형잡기용 피스톤 실린더와 주 비임 간의 연결 위치는 제작, 조립 및 작동의 편리에 따라 선택될 수 있다. 그의 피스톤 연결 로드(77a)는 균형추(80)를 주 비임(20)을 따라 제한된 길이의 선형 운동으로 이동시키기 위해 그 균형추에 기계적으로 연결되어 있다.
도 8 은 본 발명에 따른 주 기둥(10)을 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
상기 주 기둥(10)의 정상 단부는 주 기둥 링(12)에 연결되어 있고, 이 링은 주 비임(20)을 지탱하기 위한 것이며 또한 평행사변형 비임(21)에 연결된다(주 비임과 평행사변형 비임 둘다는 현 도시에는 나타나 있지 않고, 도 7 에 나타나 있음)
상기 주 기둥 링(12)의 형상은 여기서 거의 원형인 링으로 나타나 있지만, 타원형, 직사각형 등과 같은 다른 형상도 가능하다.
도 9 는 본 발명에 따른 주 비임(20)의 일 부분 및 주 기둥(10)의 일 부분을 개략적으로 도시하는 우측 등각도이다.
도시에는 주 비임(20)이 주 기둥(10)에 연결되어 있는 영역이 나타나 있다. 연결 영역을 자세히 나타내기 위해 주 기둥 링(12)의 일 부분은 본 도시에서 생략되어 있다.
주 기둥 링(12)은 축 캐리어(13)를 포함하는데, 이 축 캐리어는 주 비임 축(25)에 의해 주 비임(20)에 연결된다.
도 10 은 본 발명에 따른 주 비임(20)의 일 부분, 주 기둥의(10)의 일 부분 및 균형추(80)를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도시에는 주 비임(20)과 주 기둥(10) 사이의 연결 영역이 나타나 있다.
상기 도시에는, 주 비임(20)이 수평으로 위치될 때 상기 균형추의 무게 중심(81)의 높이에 있는 수평선(H.L.)도 나타나 있다.
상기 도시에는 C 부분이 원으로 표시되어 있는데, 이 부분은 도시의 상측에서 원 내부에 확대되어 있다. 본 도시에는 수평 위치에 있는 주 비임(20)이 나타나 있다. 상기 도시에는 균형추의 무게 중심의 높이(h1)가 나타나 있는데, 이 높이는 균형추의 무게 중심(81a)과 주 비임 축 단면 중심(25a) 사이의 수직 방향 간격이며, 아래에서 구체적으로 설명하겠지만 본 발명에서는 평형 상태와 관련하여 상당히 중요한 것이다. 상기 간격은 헬리콥터 놀이 기구(1)의 치수에 비해 작을 수 있는데, 심지어 1cm 가 충분할 수 있다. 상기 도시에는 평행사변형 비임(21)이 축(15)에 의해 주 기둥 링(12)에 연결되어 있는 지점이 나타나 있다.
상기 균형추(80)는 주 비임(20)의 길이를 따라 제한된 선형 운동(82)을 할 수 있다.
도 11a 은 본 발명에 따른 조종실(30)을 개략적으로 도시하는 좌측면도이다.
도시에는 A 부분이 원으로 표시되어 있는데, 이 부분은 도시의 상부 좌측에서 원 내부에 확대되어 있다.
조종실(30)은 조종실 바닥(38)에 기계적으로 연결되어 있는 조종석(31) 및 조향 스틱(32)을 또한 포함하며, 이 조향 스틱의 헤드에는 이모빌라이저(immobilizer) 핸들(35)이 있으며, 이 핸들은 축(15)에 의해 상기 조향 스틱(32)에 기계적으로 연결되어 있다.
상기 조종실 바닥(38)은 발전기(36)에 연결되어 있고, 이 발전기는 페달 축(33a)으로 구동되며, 이 페달 축은 양 페달(33)의 회전으로 이들 페달로부터 구동력을 받게 된다.
로터 날개(51)(본 도시에는 나타나 있지 않고, 도 3, 4 등에 나타나 있음)의 선단에 설치될 수 있는 전구 또는 LED 와 같은 전기 부품들이 헬리콥터 놀이 기구(1)에 있으면, 상기 발전기(36)는 전력을 발생시켜 이를 그 전기 부품들에 제공하게 된다.
전기가 필요 없으면, 발전기(36)는 베어링으로 대체될 수 있다. 마찬가지로, 조종실(30)은 상승 핸들(34)을 또한 포함한다.
본 도시에 나타나 있는 바와 같이, 회전 운동을 하는 몇몇 구성품들 사이에 축(15)이 사용된다.
도 11b 는 본 발명에 따른 기계적 동력 전달 시스템(40)을 개략적으로 도시하는 좌측 등각도이다.
상기 기계적 동력 전달 시스템(40)은 페달 축(33a)의 회전 운동을 로터 기둥(41)에 전달한다.
본 도시에 나타나 있는 기계적 동력 전달 시스템(40)은 회전 운동을 전달하는 여러 가능한 선택안들 중의 하나로 본 발명을 제한하는 것은 결코 아니다. 상기 시스템은 페달 축(33a)에 연결되어 있는 제 1 코그 휠(cog wheel; 43a)을 포함하며, 이 코드 휠은 제 1 체인(42a)으로 감겨 있고, 이 체인은 제 2 코그 휠(43b)에도 감겨 있다. 제 2 코그 휠(43b)은 공통 축에 의해 제 3 코그 휠(43c)에 연결되어 있으며, 이 제 3 코그 휠은 제 2 체인(42b)으로 감겨 있고, 이 제 2 체인은 제 4 코그 휠(43d)에도 감겨 있다. 제 4 코그 휠(43d)은 기어 박스(44)와 공통 축을 갖고 있다. 기어 박스(44)는 회전 운동을 로터 기둥(41)에 전달한다.
도 12 는 본 발명에 따른 두가지 피치(pitch) 상태에 있는 조종실(30)을 개략적으로 도시하는 좌측면도이다.
도시의 좌측에 나타나 있는 피치 상태에서, 로터 기둥(40)은 수직이며 로터 날개(51)에 의해 발생되는 모든 힘은 양력(L)이 된다.
도시의 우측에 나타나 있는 피치 상태는, 조향 스틱(32)을 조향 스틱 각도(32a) 만큼 앞으로 움직이면 얻어진다.
상기 조향 스틱 각도(32a)가 변할 때 마다 피치 각도(32b)가 변하게 된다.
피치 바아 어셈블리(37)에 의해 조종실(30)은 로터 기둥(40)을 따라 기울어지게 된다. 이 상태에서, 로터 날개(51)에 의해 발생되는 힘은 두개의 성분, 즉 양력(L)과 추력(T)을 포함하게 된다.
상기 피치 바아 어셈블리(37)는 예컨대 수직면에서 축에서 조종실(30)에 대해 회전 운동을 할 수 있는 제 1 바아(37a), 제 1 바아(37a)에 단단히 연결되어 있는 제 2 바아(37b), 제 3 바아(37c) 및 제 4 바아(37d)를 포함할 수 있으며, 이들 모든 바아들은 도시에 나타나 있는 바와 같이 축으로 연결되며, 제 4 바아(37d)는 축에 의해 조향 스틱(32)에 연결되어 있다.
도 13a 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구(1)의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 안정된 상태의 배면도이다.
이 초기 상태에서, 조종실(30)은 지면 위로 최소 조종실 높이(h2)에 있으며, 이 높이는 조종실(30)에 편하게 접근하기에 충분히 낮지만, 페달(33)의 작동이 일어날 수 있게 하는 데는 충분히 높은 것이다.
균형추(80)는 주 비임 축 단면 중심(25a)과 균형추의 무게 중심(81) 사이에 상기 거리(d1)를 두고 주 비임(20)을 따라 배치되어 있어, 주 기둥(10)과 로터 기둥(40) 사이에 회전 무게 중심(100)이 있게 된다. 이 상태는 조종실(30)의 영역에 중량이 추가되어도 조종실이 하강하지 않고 조종실이 상승하게 하려면 조종사의 중량 크기 정도의 상당한 양력이 필요하게 될 정도로 안정적이다.
회전 무게 중심(100)은 주 비임(20)의 부품과 또한 그 주 비임이 지탱하는 하중의 합에 대한 주 비임의 무게 중심인데, 즉 주 기둥(10)의 중량을 제외한 헬리콥터 놀이 기구(1)의 무게 중심인 것이다.
도 13b 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구(1)의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 평형 상태의 배면도이다.
이 상태에서, 균형추(80)는 주 비임 축 단면 중심(25a)과 균형추의 무게 중심(81) 사이의 평형 거리(d2)까지 주 비임(20)의 길이를 따라 주 비임 축 단면 중심(25a)으로부터 떨어져 있으며, 그래서 회전 무게 중심(100)은 주 기둥(10)에 있게 된다. 이는 도시의 우측에 나타나 있는 바와 같이 시소와 유사한 평형 상태이다. 어느 쪽에서든 진동이 가해지면 균형추의 무게 중심(81)은 주 비임 축 단면 중심(25a)에 있는 매달림 점 아래로 수직선으로부터 이동하게 되며, 상기 균형추에 작용하는 중력에 의해 그 균형추는 초기 상태로 복귀하게 된다. 상기 평형 거리(d2)의 값은 조종사의 중량에 달려 있으며 조종사의 중량이 달라지면 변하게 된다. 조종실(30)의 상승은 유압 시스템(70)(본 도시에는 나타나 있지 않고 도 14 에 나타나 있음)에 의해 일어난다.
유압 시스템(70)은 조종실(30)을 주어진 특정 높이 보다 높게는 들어 올릴 수 없다.
도 13c 는 본 발명에 따른 헬리콥터 놀이 기구(1)의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 불안정 상태의 배면도로, 단면선 a - a 이 표시되어 있다.
로터 날개(51)가 양력(L)을 발생시킬 때, 주 비임(20)은 조종실(30)이 매달려 있는 측에서 상승하게 되며, 그래서 회전 무게 중심(100)이 주 비임 축 단면 중심(25a)과 균형추의 무게 중심(81) 사이의 영역 쪽으로 약간 이동하게 된다. 이 이동의 크기는 양력(L)에 달려 있다. 양력(L)이 중단되면, 안정된 평형 상태가 다시 얻어지게 된다. 평형 상태에서 벗어나고 조종실(30)을 상방으로 상승시키는데 필요한 양력(L)은 이제 비교적 작고, 실례를 들기 위한 목적으로 예컨대 2 kg에 상당하는 힘이면 충분할 것이다.
도 13d 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 로터 날개(51)의 a - a 단면도이다. 로터 날개(51)의 단면은 공기역학적 날개 프로파일(52)을 가지며 날개가 회전할 때 이 날개 위를 흐르는 공기 유동의 방향에 대해 받음각(α)을 갖고 배치된다.
상기 공기역학적 날개 프로파일(52)의 형상은 항공 엔지니어에 알려져 있는 다양한 형상으로부터 선택될 수 있고, 로터 날개(51)로부터 높은 공기역학적 효율을 얻기 위해 로터 기둥(41)에 대한 정렬각(θ)에 있어 로터 날개(51)의 길이를 따라 일정하거나 변할 수 있다.
도 14 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 헬리콥터 놀이 기구(1)의 유압 시스템(70)을 개략적으로 도시하는 블럭도이다.
상기 유압 시스템(70)은 균형추 피스톤(77)의 상태를 제어한다.
균형추 피스톤(77)은 피스톤 실린더(77b) 내부에 있고 그 실린더의 길이를 따라 움직일 수 있으며, 이때 운동은 양측에서 상기 피스톤에 가해지는 압력에 의존한다.
균형추 피스톤(77)은 그의 전방 단부(77f)에서 축압기(79)에서 주어지는 공압을 받고 그의 후방 단부(77r)에서는 유압을 받게 된다. 처음에, 상기 시스템내의 유압은 영이거나 공압 보다 낮아서 균형추 피스톤(77)이 본 도시에 나타나 있는 좌측으로 완전히 움직이기 위한 초기 상태에 있는데, 이는 도 3a에 나타나 있는 상태에 대응한다.
상승 핸들(34)을 사용하여 펌핑을 하면, 오일 펌프(73)가 오일 탱크(71)로부터 오일(72)을 펌핑한다. 이 오일(72)은 가압하에 오일 관(75)을 관류하고 또한 이모빌라이저 핸들(35)을 누르면 이모빌라이저(76)도 관류하게 된다.
조종실(30)(본 도시에는 나타나 있지 않고 도 13a - 13c 등에 나타나 있음)이 조종실 제한 높이(h3)(본 도시에는 나타나 있지 않고 도 13b 에 나타나 있음)에 도달하거나 또는 이 보다 높은 높이에 도달하면, 높이 제한 밸브(78)가 유압의 증가를 방지하게 된다. 조종실 제한 높이(h3)는 최소 조종실 높이(h2)(본 도시에는 나타나 있지 않고 도 13a 에 나타나 있음) 보다 약간 더 높다.
도 15 는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 헬리콥터 놀이 기구(1)의 유압 시스템(70)을 작동시키기 위한 방법의 흐름도이다.
상기 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다:
상기 이모빌라이저 핸들이 눌려져 있는 지의 여부를 확인하고(단계 91),
만약 상기 이모빌라이저 핸들이 눌려져 있지 않으면, 균형추를 초기 상태로 복귀시키며(단계 92), 그리고 조종실을 초기 상태로 복귀시키며(단계 93),
만약 이모빌라이저 핸들이 눌려져 있으면, 조종실이 제한 높이 보다 높은지의 여부를 확인하고(단계 94),
만약 조종실이 제한 높이 보다 높으면, 오일 펌프를 작동 안 되게 하고(단계 95), 그리고 양력을 발생시키며(단계 96),
만약 조종실이 제한 높이 이하이면, 오일 펌프를 작동시키며(단계 97), 그리고 균형추를 외측으로 이동시킨다(단계 98).
도 3 - 15 및 이에 수반된 설명에 따르면, 이제 헬리콥터 놀이 기구(1)의 작동 방법을 이해할 수 있을 것이다.
작동 시작시, 사용자(조종사(2))가 조종석(31)에 앉고 발을 페달(33) 위에 둔다. 조종사(2)는 어린이나 성인일 수 있지만, 조종사(2)를 위해 설정된 중량 상한이 있을 수 있다(단계 61).
도시에 나타나 있는 바와 같이 한 손, 예컨대 오른 손으로 조종사(2)는 조향 스틱(32)의 헤드에 가까이 있는 이모빌라이저 핸들(35)을 누르고 이때 다른 손을 사용하여 상승 핸들(34)로 펌핑 운동을 수행하고, 그 상승 핸들은 오일 펌프(73)를 작동시킨다. 이 상태에서, 유압이 형성되고, 오일(72)이 균형추 피스톤(77)의 후방측(77r)으로 흐르고(단계 62), 그래서 조종실(30)이 상승하기 시작할 때까지 상기 피스톤이 균형추(80)를 밀게 된다. 상승의 시작은 균형추(80)의 정확한 위치에 달려 있고 이 위치는 조종사(2)의 중량에 달려 있다(단계 63).
조종실(30)이 어떤 주어진 높이 보다 높게 있으면, 높이 제한 밸브(78)를 누르고 유압은 더 이상 증가되지 못하게 된다(단계 64).
이때, 조종사(2)가 그의 다리로 페달(33)을 회전시키면, 로터(50)가 또한 회전하여 양력(L)을 발생시킨다.
페달(33)의 회전이 충분히 빠르면, 양력(L)에 의해 조종실(30)이 더 높이 상승하게 된다(단계 65). 이 회전이 빠를 수록 상승은 더 높게 될 것이다.
본 발명에 따르면, 균형추(80)는 적절한 위치에 있으므로, 상승을 시작하는데 필요한 양력(L)은 조종사(2)의 중량에 비해 작고, 과도한 힘이 필요 없이 어린이에 의해 작동되는데 적합한 예컨대 2 kg 과 같은 다소 작은 힘으로 얻어질 수 있다.
이때, 조종사(2)가 조향 스틱(32)을 앞으로 밀어 기울이면, 로터 기둥(40)과 로터(50)도 앞으로 기울어지면서 추력(T)을 제공하여 조종실(30)이 접선 방향 운동으로 앞으로 움직여서 주 기둥(10) 주위로 회전 운동을 하게 된다(단계 66).
조종사(2)가 이모빌라이저 핸들(35)로부터 압력, 즉 누름을 줄이면, 유압이 균형추 피스톤(77)에 작용하는 것을 멈추고, 축압기(79)에서 주어지는 공압에 의해 상기 피스톤이 균형추(80)와 함께 초기 상태로 복귀하게 된다(단계 67).
과도하게 빠른 요동을 방지하고 주 비임(20)의 상부로부터 하부로 있을 수 있는 요동의 정도를 제한하기 위해, 헬리콥터 놀이 기구(1)에는 제한 장치(27)가 구비되어 있는데, 이 장치는 점성 마찰의 원리와 유사한 원리로 작동하게 되는데, 즉 요동이 빠를 수록 그 요동에 대한 저항이 더 크게 된다.
본 발명을 한정된 수의 실시 형태를 가지고 설명했지만, 본 발명의 많은 변경, 수정 및 다른 적용이 가능할 것이다.
아래에는 본 출원의 도시에 사용되는 참조 번호가 열거되어 있다.
1 헬리콥터 놀이 기구
2 조종사
2h 손
2l 다리
10 주 기둥
12 주 기둥 링
13 축 캐리어
15 축
20 주 비임
21 평행사변형 비임
22 조종실 지지 비임
23 수직 각운동
24 수평 각운동
25 주 비임 축
25a 주 비임 축 단면 중심
27 제한 장치
30 조종실
31 조종석
32 조향 스틱
32a 조향 스틱 각도
32b 피치(pitch) 각도
33 페달
33a 페달 축
35 이모빌라이저 핸들
34 상승 핸들
36 발전기
37 피치 바아 어셈블리
37a 제 1 바아
37b 제 2 바아
37c 제 3 바아
37d 제 4 바아
38 조종실 바닥
39 꼬리부
40 기계적 동력 전달 시스템
41 로터 기둥
42a 제 1 체인
42b 제 2 체인
43a 제 1 코그 휠(cog wheel)
43b 제 2 코그 휠
43c 제 3 코그 휠
43d 제 4 코그 휠
44 기어 박스
50 로터
51 로터 날개
52 공기역학적 날개 프로파일
53 날개의 받음각
70 유압 시스템
71 오일 탱크
72 오일
73 오일 펌프
75 오일 관
76 이모빌라이저
77 균형추 피스톤
77a 피스톤 연결 로드
77b 피스톤 실린더
77f 균형추 피스톤의 전방 단부
77r 균형추 피스톤의 후방 단부
78 높이 제한 밸브
79 축압기
80 균형추
81 균형추 무게 중심
82 선형 운동
100 회전 무게 중심
H.L. 수평선
L 양력
T 추력
d1 초기 거리
d2 평형 거리
h1 균형추 무게 중심의 높이
h2 최소 조종실 높이
h3 조종실 제한 높이
θ 정렬각
2 조종사
2h 손
2l 다리
10 주 기둥
12 주 기둥 링
13 축 캐리어
15 축
20 주 비임
21 평행사변형 비임
22 조종실 지지 비임
23 수직 각운동
24 수평 각운동
25 주 비임 축
25a 주 비임 축 단면 중심
27 제한 장치
30 조종실
31 조종석
32 조향 스틱
32a 조향 스틱 각도
32b 피치(pitch) 각도
33 페달
33a 페달 축
35 이모빌라이저 핸들
34 상승 핸들
36 발전기
37 피치 바아 어셈블리
37a 제 1 바아
37b 제 2 바아
37c 제 3 바아
37d 제 4 바아
38 조종실 바닥
39 꼬리부
40 기계적 동력 전달 시스템
41 로터 기둥
42a 제 1 체인
42b 제 2 체인
43a 제 1 코그 휠(cog wheel)
43b 제 2 코그 휠
43c 제 3 코그 휠
43d 제 4 코그 휠
44 기어 박스
50 로터
51 로터 날개
52 공기역학적 날개 프로파일
53 날개의 받음각
70 유압 시스템
71 오일 탱크
72 오일
73 오일 펌프
75 오일 관
76 이모빌라이저
77 균형추 피스톤
77a 피스톤 연결 로드
77b 피스톤 실린더
77f 균형추 피스톤의 전방 단부
77r 균형추 피스톤의 후방 단부
78 높이 제한 밸브
79 축압기
80 균형추
81 균형추 무게 중심
82 선형 운동
100 회전 무게 중심
H.L. 수평선
L 양력
T 추력
d1 초기 거리
d2 평형 거리
h1 균형추 무게 중심의 높이
h2 최소 조종실 높이
h3 조종실 제한 높이
θ 정렬각
Claims (15)
- 조종사(2)를 위한 헬리콥터 놀이 기구(1)로서,
(a) 수직으로 배치되는 주 기둥(10) - 이 주 기둥(10)의 적어도 일 부분은 수평 회전 운동(24)을 할 수 있음;
(b) 상기 주 기둥(10)에 기계적으로 연결되고, 제한된 수직 회전 운동(23)을 할 수 있는 주 비임(20);
(c) 상기 주 비임(20)에 기계적으로 연결되고, 그 주 비임(20)의 아래에 매달리는 조종실(30);
(d) 상기 조종실(30)에 기계적으로 연결되고. 양력과 추력을 발생시키기 위한 로터(50); 및
(e) 상기 주 비임(20)을 따라 제한된 선형 운동(82)을 할 수 있는 균형추(80)를 포함하며,
상기 로터(50)의 회전은, 상기 조종사(2)의 다리(21)로 발생되어 기계적 동력 전달 시스템(40)에 의해 상기 로터(50)에 전달되는 기계적 동력에 의해 일어나며, 상기 균형추(80)의 선형 운동(82)은 유압 시스템(70)에 의해 발생되고, 그 유압 시스템(70)은 상기 조종사(2)의 손(2h)으로 발생된 동력을 전달하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 1 항에 있어서,
(f) 상기 주 비임(20)에 기계적으로 연결되어, 그 주 비임(20)의 상기 수직 회전 운동(23)을 가능케 해주는 주 비임 축(25);
(g) 상기 조종실(30)을 지지하며, 축(15)에 의해 상기 주 비임(20)에 기계적으로 연결되는 조종실 지지 비임(22);
(h) 상기 조종실 지지 비임(22)을 수직으로 유지하며, 축(15)에 의해 상기 조종실 지지 비임(22)에 기계적으로 연결되는 평행사변형 비임(21); 및
(i) 상기 주 기둥(10)에 기계적으로 연결되고 축 캐리어(13)를 갖는 주 기둥 링(12)을 더 포함하고,
상기 주 비임 축(25)은 상기 축 캐리어(13)에 설치되며, 상기 평행사변형 비임(21)은 축(15)에 의해 상기 주 기둥 링(12)에 기계적으로 연결되는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 2 항에 있어서,
상기 균형추(80)는 균형추 무게 중심(81)을 가지며, 상기 주 비임 축(25)은 주 비임 축 단면 중심(25a)을 가지며, 상기 주 비임(20)이 수평 위치에 있을 때, 상기 주 비임 축 단면 중심(25a)은 상기 균형추 무게 중심(81) 보다 균형추 무게 중심의 높이(h1) 만큼 더 높은 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 3 항에 있어서,
상기 균형추 무게 중심의 높이(h1)는 적어도 1 cm 인 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 3 항에 있어서,
(j) 상기 주 비임(20)에 기계적으로 연결되는 피스톤 실린더(77b);
(k) 전방 단부(77b) 및 후방 단부(77r)를 가지며 상기 피스톤 실린더(77b) 내부에 위치되는 균형추 피스톤(77); 및
(l) 상기 균형추 피스톤(77)과 상기 균형추(80)에 기계적으로 연결되는 피스톤 연결 로드(77a)를 더 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 5 항에 있어서,
상기 조종실(30)은,
(i) 조종실 바닥(38);
(ⅱ) 상기 조종실 바닥(38)에 기계적으로 연결되는 조종석(31);
(ⅲ) 축(15)에 의해 상기 바닥(38)에 기계적으로 연결되고, 그 바닥(38)에 대해 회전 운동을 할 수 있는 조향 스틱(32);
(ⅳ) 상기 바닥(38)에 기계적으로 연결되고, 그 바닥(38)에 대해 회전 운동을 할 수 있는 상승 핸들(34);
(ⅴ) 상기 바닥(38)에 기계적으로 연결되고, 그 바닥(38)에 대해 회전 운동을 할 수 있는 페달 축(33a);
(ⅵ) 상기 페달 축(33a)에 기계적으로 연결되는 페달(33); 및
(ⅶ) 축(15)에 의해 상기 조향 스틱(32)에 기계적으로 연결되는 이모빌라이저(immobilizer) 핸들(35)을 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 6 항에 있어서,
상기 헬리콥터 놀이 기구(1)는,
(m) 상기 조향 스틱(32)의 조향 스틱 각도(32a)가 변하면 상기 조종실(30)의 피치 각도(32b)가 변하도록 상기 조종실 지지 비임(22)과 조종실(30) 사이에서 이들에 기계적으로 연결되는 피치 바아 어셈블리(37)를 더 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 7 항에 있어서,
상기 피치 바아 어셈블리(37)는,
(ｉ) 상기 조종실 지지 비임(22)과 조종실(30) 사이에서 이들에 기계적으로 연결되고, 상기 조종실 지지 비임(22)에 대해 회전 운동을 할 수 있는 제 1 바아(37a);
(ⅱ) 상기 제 1 바아(37a)에 기계적으로 연결되는 제 2 바아(37b);
(ⅲ) 상기 제 2 바아(37b)에 기계적으로 연결되고, 그 제 2 바아(37b)에 대해 회전 운동을 할 수 있는 제 3 바아(37c); 및
(ⅳ) 상기 제 3 바아(37c)와 조향 스틱(32) 사이에서 이들에 기계적으로 연결되고, 그들 제 3 바아(37c)와 조향 스틱(32)에 대해 회전 운동할 수 있는 제 4 바아(37d)를 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 6 항에 있어서,
상기 조종실(30)은,
(ⅷ) 상기 페달(33)이 회전되면 전력을 발생시켜 제공하도록 상기 조종실 바닥에 기계적으로 연결되어 있는 발전기(36)를 더 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 6 항에 있어서,
상기 기계적 동력 전달 시스템(40)은,
(i) 상기 페달 축(33a)에 기계적으로 연결되는 제 1 코그 휠(43a);
(ⅱ) 제 2 코그 휠(43b);
(ⅲ) 상기 제 1 코그 휠(43a)과 제 2 코그 휠(43b)에 감기는 제 1 체인(42a);
(ⅳ) 상기 제 2 코그 휠(43b)에 기계적으로 연결되는 제 3 코그 휠(43c);
(ⅴ) 제 4 코그 휠(43d);
(ⅵ) 상기 제 3 코그 휠(43c)과 제 4 코그 휠(43d)에 감기는 제 2 체인(42b);
(ⅶ) 상기 조종실(30)과 제 4 코그 휠(43d)에 기계적으로 연결되는 기어 박스(44); 및
(ⅷ) 상기 기어 박스(44)에 기계적으로 연결되는 로터 기둥(41)을 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 10 항에 있어서,
상기 로터(50)는 상기 로터 기둥(41)에 기계적으로 연결되고,
상기 로터(50)는,
(ｉ) 각각 공기역학적 날개 프로파일(52)을 갖는 적어도 두개의 로터 날개(51)를 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 6 항에 있어서,
상기 유압 시스템(70)은,
(ｉ) 상기 균형잡기용 피스톤 실린더(77b)에 공압적으로 연결되는 축압기(79);
(ⅱ) 상기 균형잡기용 피스톤 실린더(77b)에 유압적으로 연결되는 오일 탱크(71); 및
(ⅲ) 상기 균형잡기용 피스톤 실린더(77b)와 오일 탱크(71) 사이에서 이들에 유압적으로 연결되고 또한 상기 상승 핸들(34)에 기계적으로 연결되는 오일 펌프(73)를 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 제 12 항에 있어서,
상기 유압 시스템(70)은,
(ⅳ) 상기 오일 펌프(73)와 균형잡기용 피스톤 실린더(77b) 사이에서 이들에 유압적으로 연결되고 또한 상기 오일 탱크(71)에 유압적으로 연결되며 그리고 상기 이모빌라이저 핸들(35)에 기계적으로 연결되는 이모빌라이저(76); 및
(ⅴ) 상기 이모빌라이저(76)와 균형잡기용 피스톤 실린더(77b) 사이에서 이들에 유압적으로 연결되는 높이 제한 밸브(78)를 더 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1). - 헬리콥터 놀이 기구(1)의 유압 시스템(70)을 작동시키는 방법으로서,
(a) 상기 놀이 기구(1)의 이모빌라이저 핸들(35)이 눌려져 있는 지의 여부를 확인하는 단계 91;
(b) 만약 상기 이모빌라이저 핸들(35)이 눌려져 있지 않으면, 상기 놀이 기구(1)의 균형추(80)를 초기 상태로 복귀시키는 단계 92;
(c) 만약 상기 이모빌라이저 핸들(35)이 눌려져 있지 않으면, 상기 놀이 기구(1)의 조종실(30)을 초기 상태로 복귀시키는 단계 93;
(d) 상기 조종실(30)이 제한 높이 보다 높은지의 여부를 확인하는 단계 94;
(e) 만약 상기 조종실(30)이 상기 제한 높이 보다 높으면, 오일 펌프(71)를 작동 안 되게 하는 단계 95;
(f) 만약 상기 조종실(30)이 상기 제한 높이 보다 높으면, 양력(L)을 발생시키는 단계 96;
(g) 만약 상기 조종실(30)이 상기 제한 높이 이하이면, 상기 오일 펌프(71)를 작동시키는 단계 97; 및
(h) 만약 상기 조종실(30)이 상기 제한 높이 이하이면, 상기 균형추(80)를 외측으로 이동시키는 단계 98를 포함하는, 헬리콥터 놀이 기구(1)의 유압 시스템(70)을 작동시키는 방법. - 헬리콥터 놀이 기구(1)의 작동 방법으로서,
(a) 사용자가 헬리콥터 놀이 기구(1)의 조종석(31)에 앉고 또한 상기 사용자의 발을 헬리콥터 놀이 기구(1)의 페달(33) 위에 놓는 단계 61;
(b) 사용자가 상기 헬리콥터 놀이 기구(1)의 이모빌라이저 핸들(35)을 누르고 헬리콥터 놀이 기구(1)의 상승 핸들(34)로 펌핑 운동을 수행하는 단계 62 - 상기 펌핌 운동에 의해 상기 헬리콥터 놀이 기구(1)의 오일 펌프(73)가 작동되어 유압을 형성하고 또한 상기 헬리콥터 놀이 기구(1)의 오일(72)이 헬리콥터 놀이 기구(1)의 균형추 피스톤(77)의 후방측(77r)으로 흐르게 됨;
(c) 상기 헬리콥터 놀이 기구(1)의 조종실(30)이 상승하기 시작할 때까지 그 헬리콥터 놀이 기구(1)의 균형추(80)를 미는 단계 63 - 상승의 시작은 상기 균형추(80)의 정확한 위치에 달려 있고 이 위치는 사용자의 중량에 달려 있음;
(d) 만약 상기 조종실(30)이 어떤 주어진 높이 보다 높게 있으면, 높이 제한 밸브(78)를 눌러 유압의 증가를 방지하는 단계 64;
(e) 상기 사용자의 다리로 상기 페달(33)을 회전시켜 헬리콥터 놀이 기구(1)의 로터(50)를 회전시키고 양력(L)을 발생시켜 상기 조종실(30)을 더 높게 상승시키는 단계 65;
(f) 상기 사용자가 헬리콥터 놀이 기구(1)의 조향 스틱(32)을 앞으로 기울여 상기 로터(50)를 앞으로 기울어지게 해서 추력(T)을 제공하여, 상기 조종실(30)을 헬리콥터 놀이 기구(1)의 주 기둥(10) 주위로 회전 운동으로 움직이게 하는 단계 66; 및
(g) 상기 이모빌라이저 핸들(35)로부터 누름을 줄여, 상기 유압이 균형추 피스톤(77)에 작용하는 것을 멈추게 하고, 축압기(79)에서 주어지는 공압을 상기 균형추 피스톤(77)에 작용시켜 상기 균형추(80)를 초기 상태로 복귀시키는 단계 67 를 포함하는 헬리콥터 놀이 기구(1)의 작동 방법.
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