KR20140079174A - 프로펠러 블레이드 피치조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로펠러의 블레이드 피치조절장치에 있어서, 구성요소를 간소화하고 동력을 사용하지 않은 본 발명은, 종래의 기술에 비교하여 크기 및 무게를 줄이고 조작이 용이하여 블레이드 개수에 상관없이 소형 또는 무인 항공기에 사용이 가능하며 유지보수의 편의성이 향상된 프로펠러 블레이드 피치조절장치이다.

Description

프로펠러 블레이드 피치조절장치{Blade pitch control device for Airplane propeller}
프로펠러는 항공기의 추진력을 발생시키는 것으로서, 엔진으로부터 회전동력을 전달받아 추력으로 변화시키는 방식을 사용하고 있다. 이러한 프로펠러는 두 개 이상의 블레이드가 허브에 장착된 것을 말하며, 엔진의 축에 직접 연결하거나 감속기어를 거쳐서 연결된다. 고정익 항공기의 프로펠러 블레이드 각도는 비행조건에 따라서 결정되며, 상승/하강비행 또는 순항비행의 모든 영역에서 프로펠러가 최적의 효율을 발휘할 수 있도록 설계된다. 일반적으로 낮은 속도에서 고출력이 요구될 때는 블레이드 피치 각도가 작아지며, 고속 순항조건에서는 블레이드 피치 각도를 크게 하는 것이 효율 면에서 유리한 특성이 있다. 기존의 소형항공기 특히 무인기의 경우 프로펠러는 대개 항공기 설계조건에 맞추어 단순한 형식의 고정된 피치각을 갖는 블레이드를 사용하며 최근에는 복잡한 구동장치를 적용한 가변-피치 방식의 프로펠러도 적용되고 있다. 항공기술이 점차 발달함에 따라 항공기의 비행속도와 항속거리 그리고 비행고도 범위가 확장되면서 블레이드의 피치각을 조절할 수 있는 프로펠러의 필요성이 증대되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술이 한국등록특허 10-1100401호(2011.12.22)로 개시된 바 있다. 상기 종래기술은 틸트로터 항공기에 있어서 로터 블레이드 피치를 조절하는 장치로서, 가변형 로터를 이용하여 고정익기와 회전익기의 장점을 모두 갖는 틸트로터 항공기에서 순항상태 또는 고도와 같은 비행 조건에 따라 피치를 최적으로 조절하는 것이었다. 이러한 종래기술을 피치조절장치를 통해 틸트로터 항공기는 각각의 비행 모드에서 비행효율을 극대화 한다는 장점을 가졌었다. 하지만 이러한 피치조절장치는 소요 동력을 기반으로 작동기와 작동기 링크, 기어박스와 같이 다수의 구성요소로 구성되어 있기 때문에 기체와 로터가 일정 크기 이상으로 형성되어야 했다. 따라서 하중 및 크기의 제약으로 인하여 기체의 크기가 중, 대형인 항공기에서만 사용할 수 있다는 단점을 가지고 있었다. 더불어 여러 구성요소가 사용되기 때문에 유지보수가 어려웠다. 근래에 소형 항공기의 소요가 늘어나고 있으며, 무인 항공기가 다양한 분야에서 사용됨에 따라서 종래기술에 사용된 구성요소보다 간소화된 구성요소를 갖도록 소형화 하여 소형 또는 무인 항공기에 사용이 가능하며, 유지보수의 편의성을 증대시킨 블레이드 피치조절장치의 필요성이 대두되고 있었다.
한국등록특허 10-1100401호(2011.12.22)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 소요동력 없이 블레이드 피치조절장치의 구성요소를 간소화 하여 크기와 무게를 줄이고 조작이 용이하도록 하여서 블레이드 개수에 상관없이 소형 또는 무인 항공기에 적용이 가능하며, 유지보수의 편의성을 향상시킨 프로펠러 블레이드 피치조절장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프로펠러 블레이드 피치조절장치는, 상단이 외부와 연통되는 축의 형태로 내부에 공간을 가지며 외주면에 블레이드 개수만큼 블레이드 결합홀(111)이 다수개 형성되는 구동부(110), 적어도 하나 이상의 축방향의 관통홀을 가지며 상기 구동부 상단에 형성되어 구동부의 내부와 외부를 나누는 상판부(120), 상기 상판부의 관통홀을 관통하여 구비되어 나사 형태로 형성되는 조절나사부(130), 상기 구동부(110)의 블레이드 결합홀(111)과 결합하며 일측 단부에 블레이드 걸쇠(141)가 형성되는 블레이드(140), 상기 구동부(110) 내부 공간의 상기 조절나사부(130)와 맞물리도록 적어도 두 개 이상 구비되는 이동부(150), 상기 이동부(150) 및 상기 블레이드(140)와 결합하는 방향전환부(160)를 포함하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 조절나사부(130)는 조절나사헤드(131)와 조절나사바디(132)로 이루어질 수 있으며, 피치각표시핀(133)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 이동부(150)는 상기 방향전환부(160)와 결합을 위한 홈으로 형성되는 슬롯(151)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
이와 더불어, 상기 방향전환부(160)는 상기 이동부(150)의 상기 슬롯(151)과 결합하는 슬라이더(161),상기 슬라이더(161)와 상기 블레이드(140)의 상기 블레이드 걸쇠(141) 사이에 구비되는 회전축(162)으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 상판부(120)는 피치각표시판(121)을 더 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 구동부(110)와 볼트결합 할 수 있다.
본 발명에 의하면 프로펠러의 블레이드 피치조절장치에 있어서, 구성요소를 간소화하고 동력을 사용하지 않은 본 발명은, 종래의 기술에 비교하여 크기 및 무게를 줄이고 조작이 용이하며 블레이드 개수에 상관없이 소형 또는 무인 항공기에 사용이 가능하며 유지보수의 편의성이 향상되었다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 피치조절장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 중립상태 실시예.
도 4는 본 발명의 피치증가상태 실시예.
도 5는 본 발명의 피치감소상태 실시예.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 프로펠러 블레이드 피치조절장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이며, 편의상 두 개의 블레이드를 갖는 프로펠러를 보여주고 있으나 이는 블레이드 개수에 상관없이 동일한 원리로 적용된다. 따라서 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 피치조절장치의 사시도이고, 도 2는 도 1 AA' 방향 단면도이며, 도 3은 본 발명의 중립상태 실시예이고, 도 4는 본 발명의 피치증가상태 실시예이며, 그리고 도 5는 본 발명의 피치감소상태 실시예이다.
본 발명의 프로펠러 블레이드 피치조절장치는, 도 1 내지 도2에서 도시한 바와 같이, 상단이 외부와 연통되는 축의 형태로 내부에 공간을 가지며 외주면에 블레이드 개수만큼 블레이드 결합홀(111)이 다수개 형성되는 구동부(110), 적어도 하나 이상의 축방향의 관통홀을 가지며 상기 구동부 상단에 형성되어 구동부의 내부와 외부를 나누는 상판부(120), 상기 상판부의 관통홀을 관통하여 구비되어 나사 형태로 형성되는 조절나사부(130), 상기 구동부(110)의 블레이드 결합홀(111)과 결합하며 일측 단부에 블레이드 걸쇠(141)가 형성되는 블레이드(140), 상기 구동부(110) 내부 공간의 상기 조절나사부(130)와 맞물리도록 적어도 두 개 이상 구비되는 이동부(150), 상기 이동부(150) 및 상기 블레이드(140)와 결합하는 방향전환부(160)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 구동부(110)는 프로펠러의 축으로 동력을 전달받아 회전운동을 하게 된다. 이때 상기 구동부(110)에 상기 블레이드(140)가 관통하여 결합하기 위한 다수개의 블레이드 결합홀(111)이 형성된다. 즉, 상기 구동부(110)와 상기 블레이드(140)가 결합하여 프로펠러를 형성하고 전달 받은 동력을 이용하여 항공기에 추력을 제공하게 된다.
또한 상기 상판부(120)는 상기 구동부(110)의 상단에 형성되어 상기 구동부(110)의 내부와 외부를 나누는 역할을 한다. 이때 상기 상판부(120)는 상기 조절나사부(130)와의 결합을 위한 축방향의 상기 관통홀을 가진다. 따라서 상기 상판부(120)는 상기 구동부(110)의 내부의 공간을 외부로부터 보호하는 역할을 하며 상기 조절나사부(130)가 구비될 장소를 제공하고 조절나사부(130)가 좌/우 방향으로 회전할 수 있도록 위치를 잡아주고 이탈하지 않도록 해주며, 조절나사부(130)의 위치가 결정되면 볼트 결합을 통하여 고정될 수 있다. 이때 상기 상판부(120)는 상기 구동부(110)와 볼트 결합을 통하여 고정되어 구비될 수 있다. 이러한 구성을 통하여 본 발명의 피치조절장치(100)는 일반적인 항공기의 접합 방법인 리벳 또는 레이저용접으로 고정될 경우 정비를 위하여 분리하기 어려웠던 단점을 극복하여 유지보수의 편의성을 향상시킬 수 있다는 장점을 갖는다.
또한 상기 상판부(120)의 상기 관통홀과 결합하는 조절나사부(130)는 조절나사헤드(131)와 조절나사바디(132)로 형성된다. 이때 상기 조절나사헤드(131)는 상기 상판부(120)의 상단에 형성되며, 상기 조절나사바디(132)는 상기 상판부(120)의 하단인 상기 구동부(110)의 내부에 형성되게 된다. 이러한 구성을 통하여 상기 조절나사부(130)는 상기 조절나사헤드(131)를 회전시키면 상기 조절나사바디(132)에 형성되어 있는 나사선이 동시에 회전하는 구성을 갖게 된다. 이때 상기 조절나사바디(132)는 상기 이동부(150)와 결합하게 된다. 즉, 항공기 정비사가 상기 조절나사헤드(131)를 회전시키면 상기 조절나사헤드(131)와 연결된 상기 조절나사바디(132)가 동일한 회전력을 전달받게 되며, 상기 조절나사 바디(132)에 전달된 회전에 의하여 상기 이동부(150)를 상하직선왕복운동으로 이동시키게 된다. 상기 이동부(150)의 슬롯(151)과 결합되어 구비되는 방향전환부(160)는 좌우방향으로 움직이는 슬라이더(161)와 상기 슬라이더(161)에 상기 블레이드 걸쇠(141)와 결합하기 위한 결합구로 형성되는 결합축(162)로 구성된다. 아래에서 상기 슬라이더(161)의 움직임에 따른 상기 블레이드(140)의 피치조절 실시예를 예시하였다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 블레이드(140)와 상기 이동부(150)가 평행하게 위치하게 되는 중립상태를 갖는다.
이때 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 피치조절나사부(130)가 오른나사로 형성되고, 시계 방향으로 회전하게 될 때 상기 이동부(150)는 하강하게 된다. 따라서 상기 이동부(150)의 슬롯과 결합되어 있는 상기 방향전환부(160)가 상기 이동부(150)와 함께 하강하게 된다. 이때 상기 방향전환부(160)의 상기 슬라이더(161)는 좌측면으로 이동되며, 상기 블레이드(140)에 고정 형성되는 상기 블레이드 걸쇠(141)가 상기 방향전환부(160)의 상기 회전축(162)과 결합하여 상기 블레이드(140)의 시계방향의 회전이동을 유도하게 되며 이 상태를 피치증가 상태라고 한다.
또한, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 피치조절나사부(130)가 오른나사로 형성되고, 반시계 방향으로 회전하게 될 때 상기 이동부(150)는 상승하게 된다. 따라서 상기 이동부(150)의 슬롯과 결합되어 있는 상기 방향전환부(160)가 상기 이동부(150)와 함께 상승하게 된다. 이때 상기 방향전환부(160)의 상기 슬라이더(161)는 좌측면으로 이동되며, 상기 블레이드(140)에 고정 형성되는 상기 블레이드 걸쇠(141)가 상기 방향전환부(160)의 상기 회전축(162)과 결합하여 상기 블레이드(140)의 반시계방향의 회전이동을 유도하게 되며 이 상태를 피치감소 상태라고 한다.
즉, 본 발명의 피치조절장치(100)는 상기 조절나사부(130)의 회전운동을 상기 이동부(150)로 전달하고, 상기 이동부(150)가 상기 조절나사부(130)의 회전운동을 상하직선왕복운동으로 상기 방향전환부(160)에 전달하여 상기 블레이드(140)의 피치각을 조절하는 구조를 갖게 된다. 이러한 단순한 구성을 통하여 본 발명의 피치조절장치(100)는 부피와 무게를 최소화 할 수 있는 장점을 갖는다. 따라서 소형 또는 무인 항공기의 작은 동체에 공간의 제약 없이 설치가 가능하며, 무게에서 오는 동체피로를 최소화 할 수 있게 된다. 더불어 구성요소가 간소화 되어 유지보수에 이점을 갖는다. 또한 상기 조절사나헤드(131)에 피치의 각을 표시하기 위한 표시핀(133)과 상기 상판부(120)에 피치각의 기준을 표시하는 피치각표시판(121)을 통하여 별다른 장비 없이 피치의 각을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 피치조절장치
110: 구동부
111: 결합홀
120: 상판부
121: 피치각표시판
130: 조절나사부
131: 조절나사헤드 132: 조절나사바디
133: 피치각표시핀
140: 블레이드
141: 블레이드 걸쇠
150: 이동부
151: 슬롯
160: 방향전환부
161: 슬라이더 162: 회전축

Claims (7)

  1. 상단이 외부와 연통되는 축의 형태로 내부에 공간을 가지며 외주면에 블레이드 개수만큼 블레이드 결합홀(111)이 다수개 형성되는 구동부(110);
    적어도 하나 이상의 축방향의 관통홀을 가지며 상기 구동부 상단에 형성되어 구동부의 내부와 외부를 나누는 상판부(120);
    상기 상판부의 관통홀을 관통하여 구비되어 나사 형태로 형성되는 조절나사부(130);
    상기 구동부(110)의 블레이드 결합홀(111)과 결합하며 일측 단부에 블레이드 걸쇠(141)가 형성되는 블레이드(140);
    상기 구동부(110) 내부 공간의 상기 조절나사부(130)와 맞물리도록 적어도 두 개 이상 구비되는 이동부(150);
    상기 이동부(150) 및 상기 블레이드(140)와 결합하는 방향전환부(160);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로펠러 블레이드 피치조절장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조절나사부(130)는
    조절나사헤드(131)와 조절나사바디(132)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로펠러 블레이드 피치조절장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 조절나사부(130)는
    피치각표시핀(133)을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 블레이드 피치조절장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 이동부(150)는,
    상기 방향전환부(160)와 결합을 위한 결합홈으로 형성되는 슬롯(151)을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 블레이드 피치조절장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 방향전환부(160)는
    상기 이동부(150)의 상기 슬롯(151)과 결합하는 슬라이더(161),상기 슬라이더(161)와 상기 블레이드(140)의 상기 블레이드 걸쇠(141) 사이에 구비되는 회전축(162)로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 블레이드 피치조절장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 상판부(120)는
    피치각표시판(121)을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 블레이드 피치조절장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 상판부(120)는
    상기 구동부(110)와 볼트결합을 하는 것을 특징으로 하는 프로펠러 블레이드 피치조절장치.
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