KR20150052578A - 다수의 로터들을 포함하는 헬리콥터형 비행장치 - Google Patents
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Abstract
다수의 로터들을 포함하는 헬리콥터형 비행장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 비행장치는, 본체프레임(140) 및 상기 본체프레임(140)으로부터 방사형으로 장착된 셋 이상의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 구비하는 본체부(100); 상기 본체부(100)의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 장착되어 회전함으로써 양력을 발생하는 회전 블레이드(201)를 구비하는 회전 블레이드부(200); 상기 본체프레임(140)에 방진 마운트에 의해 장착되고 회전 블레이드(201)에 구동력을 제공하는 구동부(300); 상기 구동부(300)의 구동축(310)과 플렉서블 커플링 조인트(320, 420, 320', 420')에 의해 연결되고, 구동부(300)로부터 전달받은 구동력을 회전 블레이드(201)에 전달하는 구동력 전달부(400); 상기 본체프레임(140)에 장착되고, 비행장치 조종사(20)에 의해 조작된 송신장치(30)로부터 제어 신호를 수신하는 수신부(510); 및 상기 수신부로(510)부터 수신된 제어 신호와 자세센서의 데이터를 바탕으로 마이크로 컴퓨터를 통해서 상기 구동부(300) 및 회전 블레이드부(200)를 제어하는 제어부(520);를 포함한다.
Description
본 발명은 헬리콥터형 비행장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다수의 로터들을 포함하는 비행장치에 관한 것이다.
인력에 의한 방제작업은 매우 어려워 근래에 와서 일반적으로 넓은 지대에 대한 방제작업은 대부분 항공장비를 이용하여 수행한다. 또한 그 중 일부는 무인 헬리콥터를 이용하여 방제작업을 수행한다.
많은 지역에서 실시되는 무인 항공 방제 헬리콥터의 경우, 크고 작은 사고가 일어나고 있다. 지상 3 내지 4 m 이내의 고도에서 전주, 나무, 건물을 피해가며 작업을 하다 보니 각종 사고가 발생한다.
종래 기술에 따른 무인 헬리콥터는 추력을 위한 메인로터부, 메인로터부로 인한 기체의 회전력을 상쇄시키기 위한 테일로터부로 구성되어 있으며, 지상의 조종사에 의한 제어를 통해 목적을 수행한다.
그런, 상기와 같은 종래 기술에 따른 무인 헬리콥터는 추력 및 자세제어에 관해서는 메인로터의 싸이클릭 피치에만 의존하고 있기 때문에 기동성 면에서 크게 기대할 수 없으며, 측면에서 불어오는 바람에 대한 취약성이 존재한다.
또한 무인 헬리콥터는 저공에서 고속으로 회전하는 로터 때문에 대단히 위험하다.
한편, 한 개의 로터로 양력을 발생시키기 보다 여러 개의 작은 로터로 양력을 분산할 경우 개개의 로터는 단면, 강도, 중량이 작아져서 로터의 파괴력에 따른 위험성이 훨씬 작아지게 된다.
또한 여러 개의 작은 로터로 구성되는 비행장치는 자세제어를 위해 각각의 로터의 양력을 증감하기 때문에 매우 빠르고 정교한 제어가 가능하게 된다.
단, 이를 위해서는 정밀한 자세센서의 도움이 필요하고, 이의 정확한 작동을 위해서는 자세센서 또는 비행장치의 진동을 방지해야 한다.
따라서, 여러 개의 로터로 양력을 분산시킬 수 있고, 기체 자체의 진동 방지에 관한 문제점들을 해결하여 기체의 정교한 자세 제어를 가능하게 할 수 있는 구조의 비행장치가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 다수의 로터들을 구비함으로써, 블레이드의 파괴력을 줄여, 보다 안전하고, 기동성과 바람 등 외력에 대한 취약성이 보완되고, 안정성이 향상된 비행장치를 제공하고, 기체의 정교한 자세 제어를 위해, 구동력 전달장치에 있어 진동을 효과적으로 해결할 수 있는 구조를 구비하는 비행장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 비행장치(1000)는,
본체프레임(140) 및 상기 본체프레임(140)으로부터 방사형으로 장착된 셋 이상의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 구비하는 본체부(100);
상기 본체부(100)의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 장착되어 회전함으로써 양력을 발생하는 회전 블레이드(201)를 구비하는 회전 블레이드부(200);
상기 본체프레임(140)에 방진 마운트에 의해 장착되고 회전 블레이드(201)에 구동력을 제공하는 구동부(300);
상기 구동부(300)의 구동축(310)과 플렉서블 커플링 조인트(320, 420, 320', 420')에 의해 연결되고, 구동부(300)로부터 전달받은 구동력을 회전 블레이드(201)에 전달하는 구동력 전달부(400);
상기 본체프레임(140)에 장착되고, 비행장치 조종사(20)에 의해 조작된 송신장치(30)로부터 제어 신호를 수신하는 수신부(510); 및
상기 수신부로(510)부터 수신된 제어 신호와 자세센서의 데이터를 바탕으로 마이크로 컴퓨터를 통해서 상기 구동부(300) 및 회전 블레이드부(200)를 제어하는 제어부(520);
를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 회전 블레이드 부(200)는,
상기 블레이드 장착암(110, 120, 130)의 일단부에 장착되는 블레이드 장착 프레임(210);
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 회전 블레이드(201)의 피치를 조정하는 피치조정 서보(220); 및
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 구동부(300)로부터 타이밍 벨트(440)에 의해 구동력을 전달받아 회전하는 회전 블레이드(201);
를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 커플링 조인트는 디스크 타입 커플링 조인트(disk type coupling joint) 또는 죠 앤 스파이더 타입 커플링 조인트(jaw and spider type coupling joint)일 수 있다.
이때, 상기 디스크 타입 커플링 조인트(disk type coupling joint)는,
상기 구동부(300)의 구동축(310) 일단부에 장착되는 원통형 형상의 제 1 조인트(320);
상기 구동력 전달부(400)의 전달축(410) 일단부에 장착되는 원통형 형상의 제 2 조인트(420); 및
상기 제 1 조인트(320)와 제 2 조인트(420)를 사이에 장착되어 제 1 조인트(320)와 제 2 조인트(420)를 연결하고, 유연한 소재로 구성되어 구동축(310)과 전달축(420)의 진동을 흡수하는 하나 이상의 판상형 구조의 디스크 팩(disc pack);
을 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 디스크 팩의 평면상 형상은, 원형 또는 다각형 형상일 수 있다.
또한, 상기 죠 앤 스파이더 타입 커플링 조인트(jaw and spider type coupling joint, 320', 420')는,
상기 구동부(300)의 구동축(310) 일단부에 장착되고, 원통형 형상의 본체(321'), 상기 본체(321')로부터 돌출 형성된 둘 이상의 돌기부(322') 및 만입 형성된 둘 이상의 만입부(323')를 구비하는 제 1 조인트(320'); 및
상기 구동력 전달부(400)의 전달축(410) 일단부에 장착되고, 원통형 형상의 본체(421'), 상기 본체(421')로부터 돌출 형성된 둘 이상의 돌기부(422') 및 만입 형성된 둘 이상의 만입부(423')를 구비하는 상기 제 2 조인트(420');
를 포함하되,
상기 제 1 조인트(320')와 제 2 조인트(420')는 상호 돌기부(322', 422')와 만입부(323', 423')에 의해 요철구조로 맞물려 결속되고,
상기 제 1 조인트(320') 및 제 2 조인트(420')의 상호 돌기부(322', 422')의 결속 계면에 탄성부재(324', 424')가 장착되는 구성일 수 있다.
또한, 상기 비행장치의 본체프레임(140)에는, 구동부(300)로부터 발생된 구동력을 전기에너지로 변환하는 발전부(600)가 더 장착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 비행장치(1000)는,
본체프레임(140) 및 상기 본체프레임(140)으로부터 방사형으로 장착된 셋 이상의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 구비하는 본체부(100);
상기 본체부(100)의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 장착되어 회전함으로써 양력을 발생하는 회전 블레이드(201)를 구비하는 회전 블레이드부(200);
상기 본체프레임(140)에 방진 마운트에 의해 장착되고 회전 블레이드(201)에 구동력을 제공하는 구동부(300);
상기 구동부(300)의 구동력을 회전 블레이드(201)에 전달하는 구동력 전달부(400);
상기 본체프레임(140)에 장착되고, 비행장치 조종사(20)에 의해 조작된 송신장치(30)로부터 제어 신호를 수신하는 수신부(510);
상기 수신부로(510)부터 수신된 제어 신호와 자세센서의 데이터를 바탕으로 마이크로 컴퓨터를 통해서 제어하는 제어부(520); 및
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 상기 타이밍 벨트(440)의 장력을 조정하는 장력 조절부(450);
를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 회전 블레이드 부(200)는,
상기 블레이드 장착암(110, 120, 130)의 일단부에 장착되는 블레이드 장착 프레임(210);
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 회전 블레이드(201)의 피치를 조정하는 피치조정 서보(220); 및
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 구동부(300)로부터 타이밍 벨트(440)에 의해 구동력을 전달받아 회전하는 회전 블레이드(201);
를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 장력 조절부(450)는,
블레이드 장착 암(110, 120, 130)의 일단부에 고정되고, 상기 블레이드 장착 프레임(210)에 볼트(4511)와 슬릿형 볼팅홀(slit type bolting hole, 4512)에 의해 고정되며, 블레이드 장착 프레임(210)과 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 일체화시켜 고정하는 제 1 고정부재(451);
상기 제 1 고정부재(451)의 인접부에 위치하여 상기 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 볼트(4521)와 슬릿형 볼팅홀(slit type bolting hole, 4522)에 의해 고정되며, 블레이드 장착 프레임(210)과 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 일체화시켜 고정하는 제 2 고정부재(452); 및
상기 제 1 고정부재(451) 및 제 2 고정부재(452)와 일체화되어 체결 고정되어 제 1 고정부재(451)와 제 2 고정부재(452) 사이의 거리를 일정 간격으로 유지 고정하고, 외부에 나사산이 형성된 거리조정 볼트(453);
를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 비행장치의 본체프레임(140)에는, 구동부(300)로부터 발생된 구동력을 전기에너지로 변환하는 발전부(600)가 더 장착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 비행장치(1000)는,
본체프레임(140) 및 상기 본체프레임(140)으로부터 방사형으로 장착된 셋 이상의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 구비하는 본체부(100);
상기 본체부(100)의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 장착되어 회전함으로써 양력을 발생하는 회전 블레이드(201)를 구비하는 회전 블레이드부(200);
상기 본체프레임(140)에 방진 마운트에 의해 장착되고 회전 블레이드(201)에 구동력을 제공하는 구동부(300);
상기 구동부(300)의 구동력을 회전 블레이드(201)에 전달하는 구동력 전달부(400);
상기 본체프레임(140)에 장착되고, 비행장치 조종사(20)에 의해 조작된 송신장치(30)로부터 제어 신호를 수신하는 수신부(510);
상기 수신부로(510)부터 수신된 제어 신호와 자세센서의 데이터를 바탕으로 마이크로 컴퓨터를 통해서 제어하는 제어부(520); 및
상기 블레이드 장착 암(110)의 일단부에 장착되고, 상기 비행장치의 방향을 변경하는 추력발생장치(800);
를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 추력발생장치는, 수평축 회전 블레이드 또는 덕트팬(duct fan)일 수 있다.
또한, 상기 비행장치의 본체프레임(140)에는, 구동부(300)로부터 발생된 구동력을 전기에너지로 변환하는 발전부(600)가 더 장착될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 비행장치에 따르면, 복수개의 작은 회전 블레이드를 구비함으로써, 보다 안전하고, 기동성과 바람 등 외력에 대한 취약성이 보완된, 안정성이 향상된 비행장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행장치에 따르면, 구동력 전달부에 플렉서블 커플링 조인트를 구비함으로써, 구동력 전달장치에 있어 진동을 효과적으로 해결할 수 있어 자세센서의 오류, 구성 부품의 분해 일탈 등의 심각한 문제를 미연에 방지할 수 있고, 비행장치의 안정적인 비행을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행장치에 따르면, 본체부에 중량물을 탑재하거나 수납할 수 있는 구조의 수납부를 구비함으로써, 농약살포, 산불진화, 비료살포, 소독약살포 등 항공방제 작업에 효과적으로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 본체부의 측면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디스크 팩의 여러 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2의 A' 부분 확대도이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비행장치의 장력 조절부를 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 7의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비행장치를 나타내는 측면도이다.
도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치가 활용되는 모습을 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 본체부의 측면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분 확대도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디스크 팩의 여러 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2의 A' 부분 확대도이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비행장치의 장력 조절부를 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 7의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비행장치를 나타내는 측면도이다.
도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치가 활용되는 모습을 나타낸 모식도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치의 평면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 본체부의 측면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치(100)는, 셋 이상의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 구비하는 본체부(100), 회전 블레이드(201)를 구비하는 회전 블레이드부(200), 회전 블레이드(201)에 구동력을 제공하는 구동부(300), 구동부(300)로부터 전달받은 구동력을 회전 블레이드(201)에 전달하는 구동력 전달부(400), 송신장치(30)로부터 제어 신호를 수신하는 수신부(510), 및 수신부로(510)부터 수신된 제어 신호를 바탕으로 상기 구동부(300) 및 회전 블레이드부(200)를 제어하는 제어부(520)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 블레이드 장착 암(110, 120, 130)은 본체프레임(140)으로부터 방사형으로 장착될 수 있다.
회전 블레이드부(200)는 본체부(100)의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 장착되어 회전함으로써 양력을 발생하는 회전 블레이드(201)를 구비할 수 있다.
구동부(300)는 방진 마운트 플레이트(151)와 방진 고무(152)로 구성되는 방진 마운트(150)에 의해 본체프레임(140)에 장착될 수 있고, 구동력 전달부(400)는 구동부(300)의 구동축(310)과 플렉서블 커플링 조인트(320, 420)에 의해 연결되는 구조일 수 있다.
또한, 비행장치의 본체프레임(140)에는, 구동부(300)로부터 발생된 구동력을 전기에너지로 변환하는 발전부(600)가 더 장착될 수 있다. 발전부(600)는 구동부(300)의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있으며, 발전부(600)에 의해 발생된 전기에너지는 2차 전지(도시하지 않음) 등의 전력저장장치에 저장될 수 있다. 또한, 발전부(600)에 의해 발생된 전기에너지는 비행장치(1000)의 수신부(510), 제어부(520), 피치조정 서보(220), 덕트팬(800) 등을 작동시킬 수 있는 에너지원으로 활용될 수 있다.
본 발명에 따른 비행장치는 구동부(300)의 구동축과 구동력 전달부(400) 사이에 장착되어 구동력을 전달하는 플렉서블 커플링 조인트를 구비하는 바, 회전구동력을 전달할 수 있고 불 필요한 진동을 흡수 할 수 있는 구조의 플렉서블 커플링 조인트라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 디스크 타입 커플링 조인트(disk type coupling joint) 또는 죠 앤 스파이더 타입 커플링 조인트(jaw and spider type coupling joint)일 수 있다. 이에 대한 상세한 설명을 후술 하기로 한다.
도 3에는 도 2의 A 부분 확대도로서, 디스크 타입 커플링 조인트(disk type coupling joint)에 대한 측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 디스크 팩의 여러 실시예를 나타내는 평면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 비행장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 구동축(310)과 전달축(410)를 연결하여 구동축(310)의 구동력을 전달축(410)에 전달할 수 있는 커플링을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 플렉서블 커플링 조인트는 디스크 타입 커플링 조인트(disk type coupling joint)로서, 구동부(300)의 구동축(310) 일단부에 장착되는 원통형 형상의 제 1 조인트(320), 구동력 전달부(400)의 전달축(410) 일단부에 장착되는 원통형 형상의 제 2 조인트(420); 및 제 1 조인트(320)와 제 2 조인트(420)를 사이에 장착되어 제 1 조인트(320)와 제 2 조인트(420)를 연결하고, 유연한 소재로 구성되어 구동축(310)과 전달축(420)의 진동을 흡수하는 하나 이상의 판상형 구조의 디스크 팩(disc pack);을 포함하는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 본 실시예에 따른 디스크 타입 커플링 조인트는, 구동축(310)으로부터 편심되거나 휘어지는 등의 진동을 흡수할 수 있는 탄성 소재의 디스크 팩을 구비하고 있어 구동축(310)의 진동을 흡수할 수 있다. 즉, 디스크 타입 커플링 조인트는 구동축(310)의 회전 구동력과 구동부(300)에서 발생하는 진동을 전달 받은 후, 회전 구동력만을 전달축(410)에 전달하고, 구동부(300)에서 전달받은 진동은 흡수 할 수 있다.
결과적으로, 구동력 전달부력 전달장치에 있어 진동을 효과적으로 해결할 수 있어 자세센서의 오류, 송수신 전파 방해, 구성 부품의 분해 일탈 등의 심각한 문제를 미연에 방지할 수 있고, 비행장치의 안정적인 비행을 구현할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 디스크 팩의 평면상 형상은, 원형 또는 다각형 형상일 수 있다.
일반적으로, 디스크 팩에 형성된 볼팅홀(3251)의 개수는 짝수로 구성될 수 있다. 볼팅홀(3251)의 수는 디스크 팩의 평면상 형상을 결정 짓게 된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 디스크 팩의 평면상 형상은 원형(a), 사각형(b), 육각형(c) 또는 육각형 형상에 또 다른 곡선 형상을 추가한 형상(d)일 수 있다.
구체적으로, 볼팅홀(3251)의 개수가 늘어날수록 전달할 수 있는 회전력(토크)의 크기는 증가하지만, 볼팅홀의 간격이 좁아지는 만큼 유연성이 감소하게 되고 미스 얼라이먼트(mis alignment)의 보정 능력(compenasation)이 낮아지게 된다. 또한, 원형 형상(a) 보다는 사각형 형상(b)의 디스크 팩의 자체 강성이 더 뛰어 나며, 단순 육각형 형상(c) 보다는 또 다른 곡선 형상을 추가한 육각형 형상(d)의 자체 강성이 더 뛰어 나다.
따라서, 본 실시예에 따른 플렉서블 커플링 조인트는, 구동부(300)의 구동축(310)의 회전력(토크)의 크기 및 진동의 크기 등을 고려하여 적절히 변경 적용될 수 있다.
도 5에는 도 2의 A' 부분 확대도로서, 죠 앤 스파이더 타입 커플링 조인트(jaw and spider type coupling joint)에 대한 측면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 평면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 비행장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동축(310)과 전달축(410)를 연결하여 구동축(310)의 구동력을 전달축(410)에 전달할 수 있는 커플링을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 플렉서블 커플링 조인트(320', 420')는, 제 1 조인트(320') 및 제 2 조인트(420')로 구성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 조인트(320')는, 구동부(300)의 구동축(310) 일단부에 장착되고, 원통형 형상의 본체(321'), 상기 본체(321')로부터 돌출 형성된 둘 이상의 돌기부(322') 및 만입 형성된 둘 이상의 만입부(323')를 구비하는 구조일 수 있다.
또한, 제 2 조인트(420')는, 구동력 전달부(400)의 전달축(410) 일단부에 장착되고, 원통형 형상의 본체(421'), 본체(421')로부터 돌출 형성된 둘 이상의 돌기부(422') 및 만입 형성된 둘 이상의 만입부(423')를 구비하는 구조일 수 있다.
이때, 제 1 조인트(320')와 제 2 조인트(420')는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상호 돌기부(322', 422')와 만입부(323', 423')에 의해 요철구조로 맞물려 결속될 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 조인트(320') 및 제 2 조인트(420')의 상호 돌기부(322', 422')의 결속 계면에 탄성부재(324', 424')가 장착될 수 있다.
따라서, 이러한 구조의 플렉서블 커플링 조인트(320', 420')는 구동부(300)의 구동축(310)에서 발생하는 진동을 탄성부재(324', 424')를 통해 감쇄할 수 있다. 결과적으로, 구동력 전달부력 전달장치에 있어 진동을 효과적으로 해결할 수 있어 자세센서의 오류, 송수신 전파 방해, 구성 부품의 분해 일탈 등의 심각한 문제를 미연에 방지할 수 있고, 비행장치의 안정적인 비행을 구현할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비행장치의 장력 조절부를 나타내는 측면도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7의 평면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전 블레이드 부(200)는, 블레이드 장착 프레임(210), 피치조정 서보(220), 회전 블레이드(201) 및 장력 조절부(450)로 구성될 수 있다.
구체적으로, 블레이드 장착 프레임(210)은 블레이드 장착암(110, 120, 130)의 일단부에 장착될 수 있고, 피치조정 서보(220)는 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 회전 블레이드(201)의 피치를 조정할 수 있다.
또한, 회전 블레이드(201)는, 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 구동부(300)로부터 타이밍 벨트(440)에 의해 구동력을 전달받아 회전하는 구조일 수 있다.
한편, 장력 조절부(450)는 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되어 타이밍 벨트(440)의 장력을 조정할 수 있는 구조로서, 제 1 고정부재(451), 제 2 고정부재(452) 및 거리조정 볼트(453)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로 제 1 고정부재(451)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 블레이드 장착 암(110, 120, 130)의 일단부에 고정되고, 상기 블레이드 장착 프레임(210)에 볼트(4511)와 슬릿형 볼팅홀(slit type bolting hole, 4512)에 의해 고정되며, 블레이드 장착 프레임(210)과 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 일체화시켜 고정할 수 있다.
또한, 제 2 고정부재(452)는 제 1 고정부재(451)의 인접부에 위치하여 상기 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 볼트(4521)와 슬릿형 볼팅홀(slit type bolting hole, 4522)에 의해 고정되며, 블레이드 장착 프레임(210)과 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 일체화시켜 고정할 수 있다. 거리조정 볼트(453)는 제 1 고정부재(451) 및 제 2 고정부재(452)와 일체화되어 체결 고정되어 제 1 고정부재(451)와 제 2 고정부재(452) 사이의 거리를 일정 간격으로 유지 고정하고, 외부에 나사산이 형성된 구조일 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 장력 조절부(450)는, 볼트(4521)와 슬릿형 볼팅홀(4522)를 이용하여 원하는 만큼 타이밍 벨트(440)의 장력을 조절할 수 있다.
도 9에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치의 평면도가 도시되어 있다.
도 9를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치(1000)는, 블레이드 장착 암(110)의 일단부에, 하나 이상의 수평축 덕트팬(duct fan, 800)이 더 장착될 수 있다. 또한, 덕트팬(800)은, 추력을 발생하여 비행장치(1000)의 방향을 전환시킬 수 있는 회전 블레이드 등으로 대체될 수 있음은 물론이다.
이러한 덕트팬(800)은 비행장치(1000)의 중심선(CL)을 기준으로 좌우 방향전환을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 이러한 구조의 비행장치(1000)는 다수의 블레이드 장착 암(110)에 각각 장착되어 있는 회전 블레이드(201)의 회전 방향, 회전수 또는 피치를 조정하여 비행장치(1000)의 방향을 전환하지 않아도 되므로, 아주 간단 제어 방법에 의해 비행장치(1000) 방향 전환 동작을 구현할 수 있다.
도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비행장치의 측면도가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치가 활용되는 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 비행장치(1000)는, 본체부(100) 상부면 또는 하부면에 중량물을 탑재하거나 수납할 수 있는 구조의 수납부(900)가 더 장착될 수 있다.
이러한 구조의 수납부(900)에는, 농약, 소화액, 비료, 소독약 등이 수납되어, 농약살포, 산불진화, 비료살포, 소독약살포 등 항공방제 작업에 효과적으로 활용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 비행장치에 따르면, 복수개의 작은 회전 블레이드를 구비함으로써, 보다 안전하고, 기동성과 바람 등 외력에 대한 취약성이 보완된, 안정성이 향상된 비행장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 비행장치에 따르면, 구동력 전달부에 플렉서블 커플링 조인트를 구비함으로써, 구동력 전달장치에 있어 진동을 효과적으로 해결할 수 있어 자세센서의 오류, 구성 부품의 분해 일탈 등의 심각한 문제를 미연에 방지할 수 있고, 비행장치의 안정적인 비행을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 비행장치에 따르면, 본체부에 중량물을 탑재하거나 수납할 수 있는 구조의 수납부를 구비함으로써, 농약살포, 산불진화, 비료살포, 소독약살포 등 항공방제 작업에 효과적으로 활용될 수 있는 기술적 이점을 가지게 된다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 방제 대상 지역
20: 조종사
30: 송신장치 40: 방제액 분무
100: 본체부 110, 120, 130: 블레이드 장착 암
140: 본체프레임 150: 방진 마운트
151: 방진 마운트 플레이트 152: 방진 고무
200: 회전 블레이드부 201: 회전 블레이드
210: 블레이드 장착 프레임 220: 피치조정 서보
300: 구동부 310: 구동축
320, 320': 제 1 플렉서블 커플링 조인트
321': 본체 322': 돌기부
323': 만입부 324': 탄성부재
325: 디스크 팩
400: 구동력 전달부 410: 구동력 전달축
420, 420': 제 2 플렉서블 커플링 조인트
421': 본체 422': 돌기부
423': 만입부 424': 탄성부재
430: 타이밍 풀리 440: 타이밍 벨트
450: 장력 조절부 451: 제 1 고정부재
4511: 볼트 4512: 슬릿형 볼팅홀
452: 제 2 고정부재 4521: 볼트
4522: 슬릿형 볼팅홀 453: 거리조정 볼트
454: 아이들러(idler wheel) 510: 수신부
520: 제어부 600: 발전부
700: 지지부 710: 수직 지지대
720: 수평 지지대 800: 덕트팬
900: 수납부 1000: 비행장치
30: 송신장치 40: 방제액 분무
100: 본체부 110, 120, 130: 블레이드 장착 암
140: 본체프레임 150: 방진 마운트
151: 방진 마운트 플레이트 152: 방진 고무
200: 회전 블레이드부 201: 회전 블레이드
210: 블레이드 장착 프레임 220: 피치조정 서보
300: 구동부 310: 구동축
320, 320': 제 1 플렉서블 커플링 조인트
321': 본체 322': 돌기부
323': 만입부 324': 탄성부재
325: 디스크 팩
400: 구동력 전달부 410: 구동력 전달축
420, 420': 제 2 플렉서블 커플링 조인트
421': 본체 422': 돌기부
423': 만입부 424': 탄성부재
430: 타이밍 풀리 440: 타이밍 벨트
450: 장력 조절부 451: 제 1 고정부재
4511: 볼트 4512: 슬릿형 볼팅홀
452: 제 2 고정부재 4521: 볼트
4522: 슬릿형 볼팅홀 453: 거리조정 볼트
454: 아이들러(idler wheel) 510: 수신부
520: 제어부 600: 발전부
700: 지지부 710: 수직 지지대
720: 수평 지지대 800: 덕트팬
900: 수납부 1000: 비행장치
Claims (14)
- 본체프레임(140) 및 상기 본체프레임(140)으로부터 방사형으로 장착된 셋 이상의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 구비하는 본체부(100);
상기 본체부(100)의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 장착되어 회전함으로써 양력을 발생하는 회전 블레이드(201)를 구비하는 회전 블레이드부(200);
상기 본체프레임(140)에 방진 마운트에 의해 장착되고 회전 블레이드(201)에 구동력을 제공하는 구동부(300);
상기 구동부(300)의 구동축(310)과 플렉서블 커플링 조인트(320, 420, 320', 420')에 의해 연결되고, 구동부(300)로부터 전달받은 구동력을 회전 블레이드(201)에 전달하는 구동력 전달부(400);
상기 본체프레임(140)에 장착되고, 비행장치 조종사(20)에 의해 조작된 송신장치(30)로부터 제어 신호를 수신하는 수신부(510); 및
상기 수신부로(510)부터 수신된 제어 신호와 자세센서의 데이터를 바탕으로 마이크로 컴퓨터를 통해서 상기 구동부(300) 및 회전 블레이드부(200)를 제어하는 제어부(520);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 회전 블레이드 부(200)는,
상기 블레이드 장착암(110, 120, 130)의 일단부에 장착되는 블레이드 장착 프레임(210);
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 회전 블레이드(201)의 피치를 조정하는 피치조정 서보(220); 및
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 구동부(300)로부터 타이밍 벨트(440)에 의해 구동력을 전달받아 회전하는 회전 블레이드(201);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 플렉서블 커플링 조인트는 디스크 타입 커플링 조인트(disk type coupling joint) 또는 죠 앤 스파이더 타입 커플링 조인트(jaw and spider type coupling joint)인 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 디스크 타입 커플링 조인트(disk type coupling joint)는,
상기 구동부(300)의 구동축(310) 일단부에 장착되는 원통형 형상의 제 1 조인트(320);
상기 구동력 전달부(400)의 전달축(410) 일단부에 장착되는 원통형 형상의 제 2 조인트(420); 및
상기 제 1 조인트(320)와 제 2 조인트(420)를 사이에 장착되어 제 1 조인트(320)와 제 2 조인트(420)를 연결하고, 유연한 소재로 구성되어 구동축(310)과 전달축(420)의 진동을 흡수하는 하나 이상의 판상형 구조의 디스크 팩(disc pack);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 디스크 팩의 평면상 형상은, 원형 또는 다각형 형상인 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 죠 앤 스파이더 타입 커플링 조인트(jaw and spider type coupling joint, 320', 420')는,
상기 구동부(300)의 구동축(310) 일단부에 장착되고, 원통형 형상의 본체(321'), 상기 본체(321')로부터 돌출 형성된 둘 이상의 돌기부(322') 및 만입 형성된 둘 이상의 만입부(323')를 구비하는 제 1 조인트(320'); 및
상기 구동력 전달부(400)의 전달축(410) 일단부에 장착되고, 원통형 형상의 본체(421'), 상기 본체(421')로부터 돌출 형성된 둘 이상의 돌기부(422') 및 만입 형성된 둘 이상의 만입부(423')를 구비하는 상기 제 2 조인트(420');
를 포함하되,
상기 제 1 조인트(320')와 제 2 조인트(420')는 상호 돌기부(322', 422')와 만입부(323', 423')에 의해 요철구조로 맞물려 결속되고,
상기 제 1 조인트(320') 및 제 2 조인트(420')의 상호 돌기부(322', 422')의 결속 계면에 탄성부재(324', 424')가 장착되는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 비행장치의 본체프레임(140)에는, 구동부(300)로부터 발생된 구동력을 전기에너지로 변환하는 발전부(600)가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 본체프레임(140) 및 상기 본체프레임(140)으로부터 방사형으로 장착된 셋 이상의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 구비하는 본체부(100);
상기 본체부(100)의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 장착되어 회전함으로써 양력을 발생하는 회전 블레이드(201)를 구비하는 회전 블레이드부(200);
상기 본체프레임(140)에 방진 마운트에 의해 장착되고 회전 블레이드(201)에 구동력을 제공하는 구동부(300);
상기 구동부(300)의 구동력을 회전 블레이드(201)에 전달하는 구동력 전달부(400);
상기 본체프레임(140)에 장착되고, 비행장치 조종사(20)에 의해 조작된 송신장치(30)로부터 제어 신호를 수신하는 수신부(510);
상기 수신부로(510)부터 수신된 제어 신호와 자세센서의 데이터를 바탕으로 마이크로 컴퓨터를 통해서 제어하는 제어부(520); 및
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 상기 타이밍 벨트(440)의 장력을 조정하는 장력 조절부(450);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 회전 블레이드 부(200)는,
상기 블레이드 장착암(110, 120, 130)의 일단부에 장착되는 블레이드 장착 프레임(210);
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 회전 블레이드(201)의 피치를 조정하는 피치조정 서보(220); 및
상기 블레이드 장착 프레임(210)에 장착되고, 구동부(300)로부터 타이밍 벨트(440)에 의해 구동력을 전달받아 회전하는 회전 블레이드(201);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 장력 조절부(450)는,
블레이드 장착 암(110, 120, 130)의 일단부에 고정되고, 상기 블레이드 장착 프레임(210)에 볼트(4511)와 슬릿형 볼팅홀(slit type bolting hole, 4512)에 의해 고정되며, 블레이드 장착 프레임(210)과 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 일체화시켜 고정하는 제 1 고정부재(451);
상기 제 1 고정부재(451)의 인접부에 위치하여 상기 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 볼트(4521)와 슬릿형 볼팅홀(slit type bolting hole, 4522)에 의해 고정되며, 블레이드 장착 프레임(210)과 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 일체화시켜 고정하는 제 2 고정부재(452); 및
상기 제 1 고정부재(451) 및 제 2 고정부재(452)와 일체화되어 체결 고정되어 제 1 고정부재(451)와 제 2 고정부재(452) 사이의 거리를 일정 간격으로 유지 고정하고, 외부에 나사산이 형성된 거리조정 볼트(453);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 비행장치의 본체프레임(140)에는, 구동부(300)로부터 발생된 구동력을 전기에너지로 변환하는 발전부(600)가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 본체프레임(140) 및 상기 본체프레임(140)으로부터 방사형으로 장착된 셋 이상의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)을 구비하는 본체부(100);
상기 본체부(100)의 블레이드 장착 암(110, 120, 130)에 장착되어 회전함으로써 양력을 발생하는 회전 블레이드(201)를 구비하는 회전 블레이드부(200);
상기 본체프레임(140)에 방진 마운트에 의해 장착되고 회전 블레이드(201)에 구동력을 제공하는 구동부(300);
상기 구동부(300)의 구동력을 회전 블레이드(201)에 전달하는 구동력 전달부(400);
상기 본체프레임(140)에 장착되고, 비행장치 조종사(20)에 의해 조작된 송신장치(30)로부터 제어 신호를 수신하는 수신부(510);
상기 수신부로(510)부터 수신된 제어 신호와 자세센서의 데이터를 바탕으로 마이크로 컴퓨터를 통해서 제어하는 제어부(520); 및
상기 블레이드 장착 암(110)의 일단부에 장착되고, 상기 비행장치의 방향을 변경하는 추력발생장치(800);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 추력발생장치는, 수평축 회전 블레이드 또는 덕트팬(duct fan)인 것을 특징으로 하는 비행장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 비행장치의 본체프레임(140)에는, 구동부(300)로부터 발생된 구동력을 전기에너지로 변환하는 발전부(600)가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 비행장치.
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