KR20180000005A - 패러글라이더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부익과 하부익 사이에 등간격으로 배치된 다수의 격판에 의해 서로 분리되어 형성된 복수의 에어포일이 캐노피를 형성하는 패러글라이더에 관한 것으로서, 하부익은 에어포일의 앞전에서 뒷전을 따라 이동하는 곡면에 변곡점이 형성되고, 변곡점을 중심으로 전방에 형성되는 제1 곡률의 중심은 상부익의 상부에 위치하고, 후방에 형성되는 제2 곡률의 중심은 하부익의 하방향에 위치하여 형성된다.
본 발명에 의하면, 패러글라이더 뒷전부분의 하부익 형상을 상방향을 향하여 볼록하도록 형성시키고, 하부익의 앞전의 형상을 개선시켜 안정적이 유동흐름을 형성시켜 익형붕괴현상을 방지하여 비행성능을 향상시킴으로써 조종자의 안전을 보호하면서 보다 안정적인 패러글라이딩을 제공할 수 있다.

Description

패러글라이더{Paraglider}

본 발명은 패러글라이더에 관한 것으로서, 패러글라이더의 에어포일의 하부익의 형상변경을 통한 패러글라이더의 안정성 및 비행성능을 향상시킬 수 있는 패러글라이더에 관한 것이다.

패러글라이더는 바람을 이용하여 양력을 발생시켜 공중을 활공할 수 있는 활공수단의 하나로서, 답답한 현대 사회를 살아가고 있는 수많은 사람들의 여가 활동을 위한 레저 스포츠용으로 주로 사용되고 있다.

특히, 패러글라이더는 행글라이더의 활공 특성과 낙하산의 강하 특성의 중간적인 특성을 지님에 따라, 높은 활공능력을 보유함과 동시에 안전성을 겸비하여 보급이 널리 확산되고 있는 실정이다.

하지만, 패러글라이더의 활공시 난기류 지역과 같이 기류의 흐름이 비정상적인 공간을 비행하게 되면, 익단(날개의 끝단, wing tip)과 뒷전(에어포일의 뒷 부분, trailing edge) 부근에서 발생하는 후류(소용돌이)로 익형붕괴에 의한 안전사고 발생 가능성이 있다.

또한, 강한 상승기류에 의하여 발생하는 압력에 대한 극복능력이 현저하게 떨어지고 조종성능의 감소하여, 조종자는 보다 많은 체력을 소모하게 되어 비행에 위협을 느낄 수 있다.

이러한 현상을 방지하기 위하여, 캐노피 내부에 지지선 등 탄력적인 재료로 익형을 지지하거나 날개 전면부에 일정곡률의 고형물질을 삽입하는 방법으로 항력과 와류에 의한 익형붕괴 현상을 저감시키고 있다. 또한, 앞전(leading edge)에 공기가 유입되는 각각의 셀의 안쪽 면을 내부로 연장하여 양력을 증가시키고 들어온 공기의 역류를 방지하고 있다.

하지만, 익형의 붕괴현상을 방지하기 위하여 설치한 지지선, 고형물들이 익형이 붕괴되었을 경우, 원상태로 회복하는 것을 오히려 방해하는 문제점이 발생하기도 한다.

이러한 이유로 인해서, 지지선, 고형물 등과 같은 보강물을 적용하지 않으면서 익형붕괴현상을 예방하고 비행성능의 향상, 편리한 조종성 및 익단실속 방지 등의 개선이 필요한 실정이다.

(한국등록특허 제10-0412239호, 2003년12월10일)

본 발명의 목적은 패러글라이더의 형상개선을 통한 패러글라이더의 익형붕괴현상을 방지하여 비행성능을 향상시키고, 편리한 조종성을 제공할 수 있는 패러글라이더를 제공하는데 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 상부익과 하부익 사이에 등간격으로 배치된 다수의 격판에 의해 서로 분리되어 형성된 복수의 에어포일이 캐노피를 형성하는 패러글라이더의 하부익은 에어포일의 앞전에서 뒷전을 따라 이동하는 곡면에 변곡점이 형성되고, 변곡점을 중심으로 전방에 형성되는 제1 곡률의 중심은 상부익의 상부에 위치하고, 후방에 형성되는 제2 곡률의 중심은 하부익의 하방향에 위치하여 형성된다.

여기서, 변곡점은 에어포일의 폭에 대해서 앞전으로부터 에어포일의 뒷전을 향하여 70 ~ 80 % 이내에 위치한다.

여기서, 하부익은 앞전에서 하방향을 따라 단차 형성될 수 있다.

여기서, 캐노피는 캐노피의 중앙으로부터 양측으로 1/3이 되는 영역에는 받음각이 0도로 형성되고, 1/3 지점으로부터 캐노피의 양측 종단까지는 앞전이 상측에 위치하고 뒷전이 후측에 위치하도록 하방향을 향하여 에어포일이 기울어지도록 받음각이 형성되며, 기울어지는 각도는 1 ~ 5 도 이내로 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 패러글라이더는 패러글라이더 뒷전부분의 하부익 형상을 상방향을 향하여 볼록하도록 형성시키고, 하부익의 앞전의 형상을 개선시켜 안정적이 유동흐름을 형성시켜 익형붕괴현상을 방지하여 비행성능을 향상시킴으로써 조종자의 안전을 보호하면서 보다 안정적인 패러글라이딩을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 패러글라이더 캐노피의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명의 변형실시예에 따른 패러글라이더의 A-A 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 캐노피의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 B-B 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패러글라이더의 유동흐름을 비교하는 전산해석 결과이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 받음각에 따른 양력계수를 비교하는 전산해석 결과이다.
도 8은 본 발명의 패러글라이더의 변형실시예에서 변곡점의 위치에 따른 유동흐름을 비교하는 것이다.
도 9는 본 발명의 패러글라이더의 실시예에서 캐노피에 받음각에 대해서 기울어졌을 때에 날개 끝 와류 및 유선을 나타내는 전산해석 결과이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 의한 패러글라이더 캐노피의 사시도이다. 통상의 패러글라이더는 공기 유입에 의해 팽창되어 활공 가능한 양력을 발생시키는 캐노피(100)가 마련되며, 캐노피(100)의 하부에 일정한 간격으로 열과 행을 유지하여 배치된 다수의 산줄이 연결되고, 산줄의 타단부는 두 개의 묶음으로 각각 결합되어 파일럿이 착석하는 조종석 역할을 하는 하네스(미도시)에 연결된다.

캐노피(100)는 상부익(110) 및 상부익(120)과 하부익 사이에 배치되는 격판(미도시)으로 이루어진다.

이와 같이 캐노피(100)는 상부익(110)과 격판의 상부가 재봉되고, 하부익(120)과 격판의 하부가 재봉됨으로써, 상부익(110), 하부익(120) 및 격판의 결합관계로 형성된다. 상부익(110)과 하부익(120) 사이에 복수 개의 격판은 일정 간격으로 배치되어 상부익(110)과 하부익(120)을 지지하며, 복수 개의 격판에 의해 복수 개의 에어포일(airfoil)이 형성된다. 격판은 서로 이웃하는 에어포일(airfoil) 상호간의 공기의 소통을 가능하게 하는 공기통과 구멍을 가진다. 이와 같이 공기의 소통으로 인해 모든 에어포일(airfoil)들이 고르게 부풀게 되고 상부익(100)과 하부익(200)에 양력이 불균일하게 발생하는 최대한 억제할 수 있다.

에어포일(airfoil)의 앞전(leading egdeg)에는 공기의 유입이 가능하도록 개구된 공기흡입구(미도시)가 형성되어 있으며, 본 발명의 상세한 설명에서 공기흡입구, 격판 등은 생략도시 하였으나 이를 포함하는 것은 자명한 사실이다.

이하에서는, 패러글라이더(10)의 하부익의 구조에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1의 A-A 단면도이고, 도 3은 본 발명의 변형실시예에 따른 패러글라이더의 A-A 단면도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 패러글라이더(10)는 에어포일(a)을 형성하는 상부익(110)과 하부익(120)을 포함하여 구성된다.

에어포일(a)은 상부익(110)과 하부익(120)가 상하로 서로 이격배치 되어 사이에 공간을 형성하여, 앞전(leading edge, LE)과 뒷전(trailing edge, TE) 사이에서 공기가 유입되어 공기층을 형성하는 곳이다.

하부익(120)은 에어포일(a)의 하면에 위치한다. 이때, 하부익(120)은 에어포일(a)의 앞전(TE)에서 뒷전(TE)을 따라 이동하는 곡면에 변곡점(P)이 형성된다. 이로 인하여, 변곡점(P)을 중심으로 전방에는 하방향을 향하여 볼록하게 형성되는 제1 곡률이 형성되고, 후방에는 상방향을 향하여 볼록하게 형성되는 제2 곡률이 형성된다.

따라서 변곡점(P)을 중심으로 전방에 위치하여 하방향으로 볼록하게 형성되는 제1 곡률 중심(c1)은 상부익(110)의 상부에 위치하고, 후방에 위치하여 상방향으로 볼록하게 형성되는 제2 곡률의 중심(c2)은 하부익(120)의 하방향에 위치하게 된다.

변곡점(P)은 후방에 위치하여 뒷전(trailing edge, TE)에 인접하여 형성된다. 이때, 변곡점(P)은 에어포일(a)의 폭(B)에 대해서 앞전(LE)으로부터 에어포일(a)의 뒷전(TE)을 향하여 70 ~ 80 % 이내에 위치하여 형성된다.

이와 같이, 설정된 범위에서 변곡점(P)이 형성되면, 하부익(120)의 공기의 흐름이 상부익(110) 상부의 유동과 맞물려 부드럽게 빠져나오게 되어 유동 흐름방향으로 압력이 증가하여 역압력구배가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 뒷전(trailing edge, TE)에서의 유동박리 현상이 증가하는 것을 발생을 방지함으로써 캐노피(100) 형상의 붕괴, 즉 익형붕괴를 방지하여 안전한 비행성과 편리한 조종성을 유지할 수 있다.

만일, 변곡점의 위치가 에어포일(a)의 뒷전(TE)을 향하여 70% 미만, 특히 65% 이하로 형성되면 뒷전을 향하는 에어포일의 끝단 부분이 매우 얇아지기 때문에 캐노피(100)의 형상을 유지하는데 어려움이 발생하게 된다. 또한, 변곡점(P)의 위치가 에어포일(a)의 뒷전(TE)을 향하여 80%를 초과한 위치에 형성되면, 뒷전(TE)에서의 유동박리가 증가하게 되는 문제점이 발생한다.

한편, 앞전(LE)에서 하방향을 따라 단차(123)가 형성될 수 있다. 이때, 단차(120)가 형성되는 범위는 에어포일(a)의 뒷전(TE)을 향하여 10% ~ 20 %의 범위에서 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 단차(123)가 형성되면, 에어포일(a)의 하단부에서 발생하는 양력계수를 증가시키고, 항력계수를 감소시켜 전체적으로 패러글라이더(10)의 전체적인 비행성능을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 캐노피의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 B-B 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 패러글라이더의 캐노피(100)는 캐노피의 중앙으로부터 양측으로 1/3이 되는 영역에는 받음각(θ)이 0도로 형성되고, 1/3 지점으로부터 캐노피(100)의 양측 종단까지는 앞전(LE)이 상측에 위치하고 뒷전(TE)이 후측에 위치하도록 하방향을 향하여 기울어지도록 받음각(θ)이 형성될 수 있다. 이때, 기울어지는 각도 1 ~ 5 도 이내로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 받음각(θ)은 에어포일(a)의 시위선(CL)에서 유체의 흐름방향과 형성되는 각도를 의미한다.

이와 같이, 캐노피(100)의 중앙에서 양단을 향하여 1/3에 위치하는 지점까지는 받음각이 0로 형성되고, 캐노피(100)의 1/3 지점에서 캐노피(100)의 양측 종단까지 1 ~ 5도 기울어지도록 형성되면, 캐노피(100) 끝단의 윗면과 아랫면의 유동이 만나는 곳에서 양력의 불균형 현상을 방지하고, 익형붕괴 및 와류로 인한 앙력손실을 방지함으로써 비행성능 향상 및 편리한 조종성을 향상시킬 수 있다.

만일 캐노피(100)의 1/3 지점에서 5도를 초과하여 형성되면, 양력감소가 더욱 증가하여 캐노피(100)의 형상붕괴를 가속화시킬 수 있어 비행성능에 악영향을 미치게 된다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 캐노피의 형상을 성능 검증을 위해서 실시한 전산해석을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 패러글라이더의 유동흐름을 비교하는 전산해석 결과이다. 여기서, 비교예 1은 패러글라이더의 일반적인 형상이고, 비교예 2는 앞전에 단차가 형성된 것이며, 실시예는 뒷전에 인접하여 변곡점이 형성된 것이며, 변형실시예는 실시예의 앞전에 단차가 형성된 것이다.

도 6을 참조하여 비교예 1, 비교예 2, 실시예 및 변형실시예의 유동흐름을 살펴보면, 비교예 1 및 비교예 2는 뒷전(TE)에서 유동흐름의 벡터가 변곡점이 형성된 실시예 및 변형실시예의 경우보다 상대적으로 상방향을 향하는 것으로 나타났다. 이와 같이 유동의 흐름이 상방향으로 형성되면, 뒷전(TE)에서 유동박리를 증가시켜 익형붕괴로 인해 비행성 저하로 인한 조종성이 감소되어 조종자의 안전을 위협하는 요소로 작용할 수 있게 된다.

이에 반해, 실시예 및 변형실시예는 뒷전(TE)에서 유동흐름의 벡터가 에어포일(a)의 시위선(CL)과 평행하도록 형성되었다. 이와 같이 유동흐름이 평행하게 형성되면, 뒷전(TE)에서 유동박리가 증가하는 것을 방지함으로써 익형붕괴를 방지하여 안전한 비행성과 편리한 조종성을 제공할 수 있게 된다.

즉, 뒷전(TE)에 상방향을 향하여 곡률이 형성된 실시예 및 변형실시예는 비교예 1 및 2에 비해서 뒷전에서 유동박리의 범위가 얇아지도록 함으로써 유동박리의 원인이 되는 유동마찰에 의한 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 받음각에 따른 양력계수를 비교하는 전산해석 결과이다.

도 7에 나타난 바와 같이, 비교예 1, 비교예 2, 실시예 및 변형실시예는 받음각이 작을 때에 양력계수의 차이는 비슷한 것으로 나타났으나, 받음각이 커질 때에는 양력계수가 차이를 발생하였다. 양력계수는 공기의 흐름에 대해서 캐노피를 부상시킬 수 있는 지표로서, 양력계수가 커지수록 패러글라이더를 부상시킬 수 있는 힘이 커지는 것을 의미하므로 양력계수의 크기가 커지는 것이 패러글라이더의 활공을 위해서는 바람직하다.

이를 자세히 살펴보면, 실시예 및 변형실시예의 받음각이 ??20도 또는 20도에서는 비교예 1 및 비교예 2의 경우보다 양력계수가 크게 나타났다. 따라서 실시예 및 변형실시예의 경우가 비교예 1 및 2의 경우보다 안정적인 활공을 제공할 수 있다.

도 8은 본 발명의 패러글라이더의 변형실시예에서 변곡점의 위치에 따른 유동흐름을 비교하는 것이다. 변곡점의 위치는 에어포일의 폭에 대해서 앞전으로부터 변곡점이 형성되는 위치를 의미한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 변곡점의 위치가 70 %, 75% 및 80%의 위치에 있을 때에 유동박리가 감소하는 것으로 나타났으나, 변곡점의 위치가 85%에서는 유동박리가 증가하는 것으로 나타났다.

도 9는 본 발명의 패러글라이더의 실시예에서 캐노피에 받음각에 대해서 기울어졌을 때에 날개 끝 와류 및 유선을 나타내는 전산해석 결과이다.

이와 같은 범위로 1 ~ 5도 기울어지도록 형성되면, 캐노피 끝단의 윗면과 아랫면의 유동이 만나는 곳에서 양력의 불균형 현상을 방지하고, 익형붕괴 및 와류로 인한 앙력손실을 방지함으로써 비행성능 향상 및 편리한 조종성을 향상시키게 된다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 패러글라이더 100 : 캐노피
110 : 상부익 120 : 하부익
121 : 단차

Claims (4)

1. 상부익과 하부익 사이에 등간격으로 배치된 다수의 격판에 의해 서로 분리되어 형성된 복수의 에어포일이 캐노피를 형성하는 패러글라이더에 있어서,
   상기 하부익은,
   상기 에어포일의 앞전에서 뒷전을 따라 이동하는 곡면에 변곡점이 형성되고,
   상기 변곡점을 중심으로 전방에 형성되는 제1 곡률의 중심은 상기 상부익의 상부에 위치하고, 후방에 형성되는 제2 곡률의 중심은 상기 하부익의 하방향에 위치하여 형성하는 것을 특징으로 하는 패러글라이더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변곡점은,
   상기 에어포일의 폭에 대해서 상기 앞전으로부터 상기 에어포일의 뒷전을 향하여 70 ~ 80 % 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 패러글라이더.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하부익은,
   상기 앞전에서 하방향을 따라 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 패러글라이더.
4. 제1항에 있어서,
   상기 캐노피는,
   상기 캐노피의 중앙으로부터 양측으로 1/3이 되는 영역에는 받음각이 0도로 형성되고, 상기 1/3 지점으로부터 상기 캐노피의 양측 종단까지는 상기 앞전이 상측에 위치하고 뒷전이 후측에 위치하도록 하방향을 향하여 상기 에어포일이 기울어지도록 받음각이 형성되며,
   상기 기울어지는 각도는,
   1 ~ 5 도 이내인 것인 것을 특징으로 하는 패러글라이더.

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