KR20170064355A - 무인항공기용 비행성능 시험 장치 - Google Patents

무인항공기용 비행성능 시험 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인항공기가 비행하는 동안 무인항공기의 비행성능을 실시간으로 측정할 수 있는 무인항공기용 비행성능 시험 장치를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 무인항공기용 비행성능 시험 장치는, 무인항공기의 모터와 모터 지지대 사이에 구비되는 무인항공기용 비행성능 시험 장치로, 상기 모터에 구비되는 제1 고정 브라켓; 상기 모터 지지대에 구비되는 제2 고정 브라켓; 상기 제2 고정 브라켓에 구비되는 측정부; 및 상기 제1 및 제2 고정 브라켓 사이에 구비되어 상기 모터에 발생되는 하중을 상기 측정부로 전달하는 하중 전달 유닛을 포함한다.

Description

무인항공기용 비행성능 시험 장치{Flight performance testing apparatus for UAV}
본 발명은 무인항공기용 비행성능 시험 장치에 관한 것이다. 특히, 멀티콥터, 무인기 등 소형모터를 사용하는 소형 무인항공기의 비행시험용 시험 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 무인항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)는, 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 것으로, 육상과 해상에서 감시뿐만 아니라 고공 촬영 또는 사고 수습 등의 용도로 사용되고 있다.
특히, 무인항공기는 안정적이고 정확한 비행이 가능하도록 비행성능을 테스트하기 위한 비행성능 시험 장치의 필요성이 날로 대두되고 있다. 비행하는 동안 무인항공기의 모터의 추력과 토크는 항공기의 항력(drag)과 모터의 출력(power)을 의미하며 항공기 전체의 비행성능을 판단할 수 있는 매우 중요한 파라미터이다.
그런데 기존의 추력 및 토크 측정장치(측정셀)은 크기와 중량이 커서 무인항공기에 장착하기 어렵고 또한 비용도 높은 편이였다.
따라서, 무인항공기에 장착하기 용이하고 경제성을 가지며 추력과 토크를 실시간으로 측정할 수 있는 무인항공기용 비행성능 시험 장치의 필요성이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는, 무인항공기가 비행하는 동안 무인항공기의 비행성능을 실시간으로 측정할 수 있는 무인항공기용 비행성능 시험 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기용 비행성능 시험 장치는, 무인항공기의 모터와 모터 지지대 사이에 구비되는 무인항공기용 비행성능 시험 장치로, 상기 모터에 구비되는 제1 고정 브라켓; 상기 모터 지지대에 구비되는 제2 고정 브라켓; 상기 제2 고정 브라켓에 구비되는 측정부; 및 상기 제1 및 제2 고정 브라켓 사이에 구비되어 상기 모터에 발생되는 하중을 상기 측정부로 전달하는 하중 전달 유닛을 포함한다.
상기 측정부는, 상기 제2 고정 브라켓 중 상기 제1 고정 브라켓을 향하는 면에 구비되며 토크를 측정하는 제1 로드셀; 상기 제2 고정 브라켓 중 상기 제1 고정 브라켓을 향하는 면에 구비되되 상기 제1 로드셀과 간격을 두어 구비되며 추력을 측정하는 제2 로드셀을 포함할 수 있다.
상기 하중 전달 유닛은, 상기 제1 고정 브라켓에 착탈 가능하게 구비되며 상기 제1 고정 브라켓에 장착됨을 통해 상기 모터로부터 발생되는 토크를 상기 제1 로드셀로 전달하는 토크 전달 부재; 및 상기 제2 고정 브라켓의 일 가장자리에 회동 가능하게 구비되어 상기 모터로부터 발생되는 추력을 상기 제2 로드셀로 전달하며 상기 토크 전달 부재를 통과시키는 관통공을 가지는 추력 전달 부재를 포함할 수 있다.
상기 하중 전달 유닛은, 상기 추력 전달 부재 중 상기 제2 고정 브라켓을 향하는 면에 고정되는 외륜과 상기 토크 전달 부재에 고정되는 내륜을 포함하는 베어링을 더 포함할 수 있다.
상기 토크 전달 부재는, 상기 제1 고정 브라켓에 일부가 착탈 가능하게 구비되고 타부가 상기 베어링의 상기 내륜에 고정되어 상기 토크가 발생될 경우 상기 베어링에 의해 원활하게 회전되는 원통형의 제1 토크 전달부; 및 상기 제1 토크 전달부의 단부에 돌출되게 구비되며 상기 토크에 의해 상기 제1 토크 전달부가 회전되거나 그 반작용으로 상기 제2 고정 브라켓이 회전될 때 상기 제1 로드셀을 가압하는 제2 토크 전달부를 포함할 수 있다.
상기 추력 전달 부재는, 상기 제2 고정 브라켓의 상기 일 가장자리에 일단부가 회동 가능하게 구비되며 상기 관통공을 가지는 판 형상의 제1 추력 전달부; 및 상기 제1 추력 전달부 중 상기 제2 로드셀을 향하는 면에 구비되며 상기 추력에 의해 상기 제1 추력 전달부가 앞으로 당겨지면서 회전될 때 제2 로드셀을 가압하는 제2 추력 전달부를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기용 비행성능 시험 장치는, 상기 제1 추력 전달부의 회동 범위를 제한하는 회동 유격부를 더 포함할 수 있다.
상기 회동 유격부는, 상기 제2 고정 브라켓의 타 가장자리에 구비되는 걸림 돌기; 및 상기 걸림 돌기에 상응하도록 상기 제1 추력 전달부에 구비되며 상기 걸림 돌기가 이동되는 방향으로 상기 걸림 돌기보다 큰 크기를 가지는 걸림 홈을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인항공기용 비행성능 시험 장치는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 제1 고정 브라켓과, 제2 고정 브라켓과, 측정부와, 그리고 하중 전달 유닛을 포함하는 기술구성을 제공하므로, 무인항공기가 비행하는 동안 무인항공기의 비행성능을 실시간으로 측정할 수 있어, 안정적이고 정확한 비행이 가능할 수 있다. 특히, 측정부는 토크를 측정하는 제1 로드셀과 추력을 측정하는 제2 로드셀을 포함하고, 하중 전달 유닛은 토크 전달 부재와 추력 전달 부재와 그리고 베어링을 포함하는 기술구성을 제공하므로, 비행성능의 중요한 파라미터인 무인항공기의 토크와 추력을 실시간으로 측정할 수 있다.
도 1은 일반적인 무인항공기의 요부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기용 비행성능 시험 장치가 도 1의 무인항공기에 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 무인항공기용 비행성능 시험 장치 중 하중 전달 유닛을 제2 고정 브라켓이 제거된 상태에서 모터 지지대로부터 모터를 향해 바라본 도면이다.
도 4는 도 2의 무인항공기용 비행성능 시험 장치 중 측정부를 구비한 제2 고정 브라켓을 제1 고정 브라켓 및 하중 전달 유닛을 제거한 상태에서 모터로부터 모터 지지대를 향해 바라본 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 일반적인 무인항공기의 요부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기용 비행성능 시험 장치가 도 1의 무인항공기에 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 무인항공기용 비행성능 시험 장치 중 하중 전달 유닛을 제2 고정 브라켓이 제거된 상태에서 모터 지지대로부터 모터를 향해 바라본 도면이며, 그리고 도 4는 도 2의 무인항공기용 비행성능 시험 장치 중 측정부를 구비한 제2 고정 브라켓을 제1 고정 브라켓 및 하중 전달 유닛을 제거한 상태에서 모터로부터 모터 지지대를 향해 바라본 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기용 비행성능 시험 장치(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 무인항공기(10)의 모터(11)와 모터 지지대(12) 사이에 구비되는 무인항공기용 비행성능 시험 장치로, 제1 고정 브라켓(110)과, 제2 고정 브라켓(120)과, 측정부(130)와, 그리고 하중 전달 유닛(140)을 포함한다. 이하, 도 2 내지 도 4를 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.
제1 고정 브라켓(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(11)에 장착되는 구성요소이다. 예를 들어, 제1 고정 브라켓(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 볼트(B1)를 통해 모터(11)에 착탈 가능하게 구비될 수 있다.
나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 고정 브라켓(110)의 중심부에는 원형의 개구(111)가 형성되어 후술할 제1 토크 전달부(141a)가 이에 끼워져 결합될 수 있다. 따라서, 모터(11)에서 발생되는 하중 중 토크는 제1 고정 브라켓(110)을 통해 제1 토크 전달부(141a)로 전달될 수 있다.
제2 고정 브라켓(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 모터 지지대(12)에 장착되는 구성요소이다. 예를 들어, 제2 고정 브라켓(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 볼트(B2)를 통해 모터 지지대(12)에 착탈 가능하게 구비될 수 있다.
나아가, 제2 고정 브라켓(120)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 후술할 제1 로드셀(131)을 지지하는 제1 지지 리브(121)와, 후술할 제2 로드셀(132)을 지지하는 제2 지지 리브(122)를 포함할 수 있다.
측정부(130)는, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 모터(11)에서 발생되는 하중을 측정하기 위해 제2 고정 브라켓(120)에 구비되는 구성요소이다.
예를 들어, 측정부(130)는, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 로드셀(131)과 제2 로드셀(132)을 포함할 수 있다. 제1 로드셀(131)은 제2 고정 브라켓(120) 중 제1 고정 브라켓(110)을 향하는 면[일 예로, 제1 지지 리브(121)]에 구비되어 토크를 측정하는 구성요소이고, 제2 로드셀(132)은 제2 고정 브라켓(120) 중 제1 고정 브라켓(110)을 향하는 면[일 예로, 제2 지지 리브(122)]에 구비되되 제1 로드셀(131)과 간격을 두어 구비되어 추력을 측정하는 구성요소이다.
하중 전달 유닛(140)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 고정 브라켓(110)(120) 사이에 구비되어 모터(11)에 발생되는 하중을 측정부(130)로 전달하는 구성요소이다.
예를 들어, 하중 전달 유닛(140)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 토크 전달 부재(141)와 추력 전달 부재(142)를 포함할 수 있다.
토크 전달 부재(141)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 고정 브라켓(110)의 개구(111)에 착탈 가능하게 구비되며, 제1 고정 브라켓(110)의 개구(111)에 끼워져 고정됨을 통해 모터(11)로부터 발생되는 토크를 제1 로드셀(131)로 전달할 수 있다.
보다 구체적으로, 토크 전달 부재(141)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 토크 전달부(141a)와 제2 토크 전달부(141b)를 포함할 수 있다. 제1 토크 전달부(141a)는, 원통 형상을 가지며, 제1 고정 브라켓(110)의 개구(111)에 그 일부가 착탈 가능하게 끼워지고 그 타부가 베어링(143)의 내륜에 고정되어, 모터(11)로부터 토크가 발생될 경우 베어링(143)에 의해 원활하게 회전된다. 제2 토크 전달부(141b)는, 제1 토크 전달부(141a)의 단부에 돌출되게 구비되며, 상술한 토크에 의해 제1 토크 전달부(141a)가 회전(도 3의 "A"참조)되거나 그 반작용으로 제2 고정 브라켓(120)이 회전될 때 제1 로드셀(131)을 가압한다. 결과적으로, 제1 로드셀(131)은 이 가압된 정도로부터 무인항공기(10)의 토크를 측정할 수 있다.
추력 전달 부재(142)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 고정 브라켓(120)의 일 가장자리에 회동 가능하게 구비("R" 참조)되어 모터(11)로부터 발생되는 추력을 제2 로드셀(132)로 전달하며, 상술한 토크 전달 부재(141)의 제1 토크 전달부(141a)를 통과시키는 관통공(142c)을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 추력 전달 부재(142)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 추력 전달부(142a)와 제2 추력 전달부(142b)를 포함할 수 있다. 제1 추력 전달부(142a)는, 판 형상을 가지며, 제2 고정 브라켓(120)의 일 가장자리(도 4의 H2)에 그 일단부(도 3의 H1)가 회동 가능하게 구비(도 2의 "R" 참조)되어, 모터(11)로부터 발생되는 추력에 의해 회동된다. 제2 추력 전달부(142b)는, 제1 추력 전달부(142a) 중 제2 로드셀(132)을 향하는 면에 구비되며, 추력에 의해 제1 추력 전달부(142a)가 앞으로 당겨지면서 회전될 때 제2 로드셀(132)을 가압한다. 결과적으로, 제2 로드셀(132)은 이 가압된 정도로부터 무인항공기(10)의 추력을 측정할 수 있다.
이와 더불어, 하중 전달 유닛(140)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 베어링(143)을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 베어링(143)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 외륜(143a), 내륜(143b), 그리고 외륜(143a)과 내륜(143b) 사이에 구비되는 복수의 볼(143c)을 포함할 수 있다. 외륜(143a)은 추력 전달 부재(142) 중 제2 고정 브라켓(120)을 향하는 면에 고정될 수 있고, 내륜(143b)은 토크 전달 부재(141)에 고정될 수 있다. 따라서, 베어링(143)에 의해 토크 전달 부재(141)가 원활하게 회전되도록 지지될 수 있어, 토크 전달 부재(141)는 토크의 손실을 최소한 상태로 제1 로드셀(131)로 전달할 수 있다.
이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기용 비행성능 시험 장치(100)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 추력 전달부(142a)의 회동 범위를 제한하는 회동 유격부(150)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 회동 유격부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 걸림 돌기(151)와 걸림 홈(152)을 포함할 수 있다. 걸림 돌기(151)는 제2 고정 브라켓(120)의 타 가장자리에 구비되고, 걸림 홈(152)은 걸림 돌기(151)에 상응하도록 제1 추력 전달부(142a)에 구비되며 걸림 돌기(151)가 이동되는 방향으로 걸림 돌기(151)보다 큰 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제1 추력 전달부(142a)에 추력이 미칠 경우 설정 각도 이상으로 회전되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 걸림 홈(152)이 걸림 돌기(151)보다 크므로 추력을 측정할 수 있는 회동 범위는 확보할 수 있게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기용 비행성능 시험 장치(100)는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 고정 브라켓(110)과, 제2 고정 브라켓과, 측정부(130)와, 그리고 하중 전달 유닛(140)을 포함하는 기술구성을 제공하므로, 무인항공기(10)가 비행하는 동안 무인항공기(10)의 비행성능을 실시간으로 측정할 수 있어, 안정적이고 정확한 비행이 가능할 수 있다. 특히, 측정부(130)는 토크를 측정하는 제1 로드셀(131)과 추력을 측정하는 제2 로드셀(132)을 포함하고, 하중 전달 유닛(140)은 토크 전달 부재(141)와 추력 전달 부재(142)를 포함하는 기술구성을 제공하므로, 비행성능의 중요한 파라미터인 무인항공기(10)의 토크와 추력을 실시간으로 측정할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 무인항공기 11: 모터
12: 모터 지지대 13: 프로펠러
100: 무인항공기용 비행성능 시험 장치
110: 제1 고정 브라켓 111: 개구
120: 제2 고정 브라켓 121: 제1 지지 리브
122: 제2 지지 리브 130: 측정부
131: 제1 로드셀 132: 제2 로드셀
140: 하중 전달 유닛 141: 토크 전달 부재
141a: 제1 토크 전달부 141b: 제2 토크 전달부
142: 추력 전달 부재 142a: 제1 추력 전달부
142b: 제2 추력 전달부 142c: 관통공
143: 베어링 143a: 외륜
143b: 내륜 150: 회동 유격부
151: 걸림 돌기 152: 걸림 홈

Claims (8)

  1. 무인항공기의 모터와 모터 지지대 사이에 구비되는 무인항공기용 비행성능 시험 장치로,
    상기 모터에 구비되는 제1 고정 브라켓;
    상기 모터 지지대에 구비되는 제2 고정 브라켓;
    상기 제2 고정 브라켓에 구비되는 측정부; 및
    상기 제1 및 제2 고정 브라켓 사이에 구비되어 상기 모터에 발생되는 하중을 상기 측정부로 전달하는 하중 전달 유닛
    를 포함하는
    무인항공기용 비행성능 시험 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 측정부는,
    상기 제2 고정 브라켓 중 상기 제1 고정 브라켓을 향하는 면에 구비되며 토크를 측정하는 제1 로드셀;
    상기 제2 고정 브라켓 중 상기 제1 고정 브라켓을 향하는 면에 구비되되 상기 제1 로드셀과 간격을 두어 구비되며 추력을 측정하는 제2 로드셀
    을 포함하는
    무인항공기용 비행성능 시험 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 하중 전달 유닛은,
    상기 제1 고정 브라켓에 착탈 가능하게 구비되며 상기 제1 고정 브라켓에 장착됨을 통해 상기 모터로부터 발생되는 토크를 상기 제1 로드셀로 전달하는 토크 전달 부재; 및
    상기 제2 고정 브라켓의 일 가장자리에 회동 가능하게 구비되어 상기 모터로부터 발생되는 추력을 상기 제2 로드셀로 전달하며 상기 토크 전달 부재를 통과시키는 관통공을 가지는 추력 전달 부재
    를 포함하는
    무인항공기용 비행성능 시험 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 하중 전달 유닛은,
    상기 추력 전달 부재 중 상기 제2 고정 브라켓을 향하는 면에 고정되는 외륜과 상기 토크 전달 부재에 고정되는 내륜을 포함하는 베어링
    을 더 포함하는
    무인항공기용 비행성능 시험 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 토크 전달 부재는,
    상기 제1 고정 브라켓에 일부가 착탈 가능하게 구비되고 타부가 상기 베어링의 상기 내륜에 고정되어 상기 토크가 발생될 경우 상기 베어링에 의해 원활하게 회전되는 원통형의 제1 토크 전달부; 및
    상기 제1 토크 전달부의 단부에 돌출되게 구비되며 상기 토크에 의해 상기 제1 토크 전달부가 회전되거나 그 반작용으로 상기 제2 고정 브라켓이 회전될 때 상기 제1 로드셀을 가압하는 제2 토크 전달부
    를 포함하는
    무인항공기용 비행성능 시험 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 추력 전달 부재는,
    상기 제2 고정 브라켓의 상기 일 가장자리에 일단부가 회동 가능하게 구비되며 상기 관통공을 가지는 판 형상의 제1 추력 전달부; 및
    상기 제1 추력 전달부 중 상기 제2 로드셀을 향하는 면에 구비되며 상기 추력에 의해 상기 제1 추력 전달부가 앞으로 당겨지면서 회전될 때 제2 로드셀을 가압하는 제2 추력 전달부
    를 포함하는
    무인항공기용 비행성능 시험 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 무인항공기용 비행성능 시험 장치는,
    상기 제1 추력 전달부의 회동 범위를 제한하는 회동 유격부
    를 더 포함하는
    무인항공기용 비행성능 시험 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 회동 유격부는,
    상기 제2 고정 브라켓의 타 가장자리에 구비되는 걸림 돌기; 및
    상기 걸림 돌기에 상응하도록 상기 제1 추력 전달부에 구비되며 상기 걸림 돌기가 이동되는 방향으로 상기 걸림 돌기보다 큰 크기를 가지는 걸림 홈
    을 포함하는
    무인항공기용 비행성능 시험 장치.
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