KR20190008202A - 프로펠러 및 그것에 의해 추진되는 수송 기기 - Google Patents

Abstract

프로펠러(16)는 허브(42)와, 허브(42)로부터 방사상으로 연장되는 복수의 블레이드(44)와, 복수의 블레이드(44) 각각의 외단부(58)에 접속되는 가드(46)를 포함한다. 가드(46)는 블레이드(44)와 동일한 재료로 이루어지는 제 1 부재(60)와, 블레이드(44)와는 다른 재료로 이루어지는 제 2 부재(62)를 포함한다. 제 1 부재(60)는 링 형상으로 형성되어 복수의 블레이드(44) 각각과 일체로 형성된다. 제 2 부재(62)는 링 형상으로 또한 제 1 부재(60)의 내주면에 형성된다. 제 2 부재(62)는 제 1 부재(60)보다 굽힘 탄성률이 높다. 제 1 부재(60)의 외주면의 마찰계수는 제 2 부재(62)에 있어서의 제 1 부재(60)와의 접촉면의 마찰계수보다 작다. 프로펠러(16)는 헬리콥터(10)나 보트(10a)에 사용된다.

Description

프로펠러 및 그것에 의해 추진되는 수송 기기

본 발명은 프로펠러에 관한 것이고, 보다 특정적으로는 가드를 갖는 프로펠러 및 그것에 의해 추진되는 수송 기기에 관한다.

이 종류의 종래 기술의 일례로서, 특허문헌 1에는 안전링이 부착된 프로펠러 및 그것을 구비한 헬리콥터가 개시되어 있다. 이 프로펠러는 프로펠러의 중심으로부터 외방으로 연장되는 4개의 블레이드와, 4개의 추동(樞動)부를 갖는 안전링을 포함한다. 4개의 블레이드는 각각 프로펠러의 중심으로부터 원위에 있는 원위 단부를 갖는다. 안전링은 4개의 추동부 각각이 4개의 블레이드 각각의 원위 단부를 수용하도록 블레이드에 부착된다. 이와 같이, 안전링이 부착됨으로써, 블레이드의 원위 단부에서 손이나 눈을 긁는 것을 방지할 수 있다.

일본 특허 공표 2005-508236호 공보

그러나, 특허문헌 1에 나타내는 프로펠러에서는 프로펠러가 회전했을 때에, 프로펠러의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 안전링이 외방으로 인장된다. 따라서, 안전링 중, 블레이드의 원위 단부에 부착되지 않은 개소는 외방으로 부풀어 오르도록 변형해버린다. 이것에 의해, 프로펠러의 회전 속도를 올리면, 공기 저항의 증대나 진동 등이 발생하여 프로펠러를 본래와 같이 회전시키는 것이 곤란해진다.

그러므로, 본 발명의 주된 목적은 프로펠러의 회전시에 가드의 변형을 억제할 수 있는 프로펠러 및 그것에 의해 추진되는 수송 기기를 제공하는 것이다.

본 발명의 어느 견지에 의하면, 허브와, 허브로부터 방사상으로 연장되는 복수의 블레이드와, 복수의 블레이드 각각의 외단부에 접속되는 가드를 구비하고, 가드는 블레이드와 동일한 재료로 이루어지는 제 1 부재와, 블레이드와는 다른 재료로 이루어지는 제 2 부재를 포함하고, 제 1 부재는 복수의 블레이드 각각과 일체로 형성되어 복수의 블레이드 각각의 외단부로부터 이웃의 블레이드의 외단부를 향하여 외측으로 볼록한 원호 형상으로 연장되고, 제 2 부재는 제 1 부재의 내주면에 형성되고 또한 제 1 부재보다 굽힘 탄성률이 높은 프로펠러가 제공된다.

이 발명에서는, 제 1 부재는 복수의 블레이드 각각(모든 블레이드)과 일체로 형성되므로, 제 1 부재는 어느 블레이드로부터도 분리되지 않는다. 따라서, 프로펠러가 회전했을 때에 가드에 원심력이 가해져도, 제 1 부재 중 각 블레이드와의 접속 개소가 외방으로 변위하는 것이 억제된다. 또한, 가드가 제 1 부재보다 굽힘 탄성률이 높은 제 2 부재를 포함함으로써, 가드가 제 1 부재만으로 이루어지는 경우보다 가드의 강성을 크게 할 수 있다. 게다가, 제 2 부재는 제 1 부재의 내주면에 형성된다. 따라서, 프로펠러가 회전했을 때, 발생하는 원심력에 의해 제 2 부재는 외방으로, 즉 제 1 부재에 압박되도록 힘을 받으므로 제 2 부재가 제 1 부재로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있고, 가드의 고강성을 확실하게 유지할 수 있다. 그 결과, 프로펠러가 회전했을 때에, 가드가 원심력에 의해 외방으로 부풀어 오르도록 변형되는 것을 확실하게 억제할 수 있다. 이와 같이, 제 1 부재가 복수의 블레이드 각각과 일체로 형성됨과 아울러, 제 1 부재의 내주면에 굽힘 탄성률이 높은 제 2 부재가 형성됨으로써, 프로펠러가 회전했을 때에 확실하게 가드의 변형을 억제할 수 있고, 프로펠러가 받는 공기 저항의 증대 및 프로펠러의 진동을 억제할 수 있다.

여기에서, 「굽힘 탄성률」이란 굽힘 변형하기 어려움을 나타내는 물성값을 말한다.

바람직하게는, 제 1 부재는 링 형상으로 형성된다. 이 경우, 복수의 블레이드 각각과 일체로 형성된 제 1 부재에 의해 모든 블레이드의 외단부끼리를 연결하고 있으므로, 블레이드의 외단부가 요동하여 피치각(블레이드의 회전축에 수직인 면에 대한 블레이드의 각도)이 증감하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러의 회전에 의해 얻어지는 추진력 또는 송풍량의 제어가 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.

또한 바람직하게는, 제 2 부재는 링 형상으로 형성된다. 이 경우, 블레이드에 대하여 가드의 강성을 더욱 높일 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러가 회전했을 때에, 가드가 원심력에 의해 변형해버리는 것을 더욱 억제할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 제 1 부재는 복수의 블레이드 각각과 일체로 형성되는 복수의 제 1 부재편을 포함하고, 복수의 제 1 부재편은 불연속으로 형성된다. 이 경우, 제 1 부재가 링 형상으로 형성되는 경우보다 제 1 부재의 총 전체 길이를 작게 할 수 있다. 따라서, 프로펠러를 가볍게 할 수 있어 회전 관성 모멘트를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러가 회전했을 때에 발생하는 원심력이 작아져 가드의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 제 1 부재의 사용량을 줄일 수 있어, 비용을 삭감시킬 수 있다.

바람직하게는, 제 2 부재는 제 1 부재의 내주면에 있어서 둘레방향으로 불연속으로 형성되는 복수의 제 2 부재편을 포함한다. 이 경우, 제 2 부재가 링 형상으로 형성되는 경우보다 제 2 부재의 총 전체 길이를 작게 할 수 있다. 따라서, 프로펠러를 가볍게 할 수 있어, 회전 관성 모멘트를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러가 회전했을 때에 발생하는 원심력이 작아져, 가드의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 부재의 사용량을 줄일 수 있어, 비용을 삭감시킬 수 있다.

또한 바람직하게는, 제 1 부재는 제 2 부재의 내주면에도 형성된다. 이 경우, 제 1 부재에 의해 제 2 부재의 내주면과 외주면을 사이에 둠으므로써, 가드의 외방으로부터 힘을 받은 경우에도 제 2 부재가 제 1 부재로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러가 회전했을 때에, 더욱 확실하게 가드의 변형을 억제할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 제 2 부재는 제 1 부재의 내부에 형성된다. 이 경우, 제 2 부재가 외부에 노출되지 않으므로, 가드가 어느 방향으로 힘을 받은 경우에도 제 2 부재가 제 1 부재로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러가 회전했을 때에, 더욱 확실하게 가드의 변형을 억제할 수 있다.

바람직하게는, 제 2 부재의 외측에 있는 제 1 부재의 외주면의 마찰계수는 제 2 부재에 있어서의 제 1 부재와의 접촉면의 마찰계수보다 작다. 프로펠러의 회전 중에 제 2 부재의 외측에 있는 제 1 부재의 외주면(가드의 외주면)에 물체가 접촉했을 때에, 프로펠러의 회전수 저하를 억제하기 위해서는 상기 제 1 부재의 외주면의 마찰계수는 작은 쪽이 바람직하다. 또한, 제 2 부재가 제 1 부재로부터 분리해버리는 것을 억제하기 위해서는 제 2 부재에 있어서의 제 1 부재와의 접촉면의 마찰계수는 큰 쪽이 바람직하다. 따라서, 제 2 부재의 외측에 있는 제 1 부재의 외주면의 마찰계수를, 제 2 부재에 있어서의 제 1 부재와의 접촉면의 마찰계수보다 작게 함으로써 제 2 부재의 외측에 있는 제 1 부재의 외주면(가드의 외주면)에 물체가 접촉해도 프로펠러를 원래의 회전수로 재빨리 되돌릴 수 있다.

프로펠러에 의해 추진되는 헬리콥터나 보트 등의 수송 기기는 프로펠러를 회전시킴으로써 추진력을 얻고 있지만, 프로펠러에 가드를 부착하여 프로펠러를 고속회전시키면 가드가 변형하기 쉬워진다. 따라서, 이 발명에 의한 프로펠러는 프로펠러에 의해 추진되는 헬리콥터나 보트 등의 수송 기기에 적합하게 사용될 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 프로펠러의 회전시에 가드의 변형을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 프로펠러를 구비한 헬리콥터를 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 프로펠러를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 프로펠러를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 프로펠러를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 프로펠러를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 프로펠러를 나타내는 사시도이다.
도 9는 가드의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 가드의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 가드의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 가드의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 13은 가드의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시형태에 의한 프로펠러를 구비한 보트를 나타내는 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.

도 1에, 본 발명의 일 실시형태인 프로펠러(16)를, 수송 기기의 일례인 무인 헬리콥터(이하, 헬리콥터라고 함)(10)의 메인 로터로서 사용한 경우를 나타낸다.

도 1을 참조하여, 헬리콥터(10)는 메인 보디(12), 마스트(14), 프로펠러(16), 테일 보디(18) 및 테일 로터(20)를 포함한다.

메인 보디(12)는 프레임(22), 바디 커버(24), 다리부(26, 28), 한 쌍의 스키드(30)(도 1에서는 좌측의 스키드(30)만 도시) 및 언더 커버(32)를 포함한다.

테일 보디(18) 및 바디 커버(24)는 프레임(22)에 지지된다.

다리부(26 및 28)는 각각 정면에서 볼 때 역U자 형상으로 형성되고, 프레임(22)에 지지된다.

한 쌍의 스키드(30)는 좌우로 나열되도록 다리부(26 및 28)에 부착된다. 구체적으로는, 일방측(좌측)의 스키드(30)는 다리부(26, 28)의 일방측(좌측)의 부분에 부착되고, 타방측(우측)의 스키드(30)(도시하지 않음)는 다리부(26, 28)의 타방측(우측)의 부분에 부착된다.

언더 커버(32)는 테일 보디(18) 및 메인 프레임(22)에 부착된다.

마스트(14)는 바디 커버(24)로부터 상방으로 돌출되도록 또한 회전 가능하게 설치된다. 마스트(14)의 상단부에 프로펠러(16)가 고정된다. 이에 따라, 마스트(14)와 프로펠러(16)가 일체적으로 회전한다. 테일 보디(18)는 대략 원통 형상을 갖고, 메인 보디(12)보다 후방으로 연장된다. 테일 보디(18)의 전단부는 바디 커버(24) 내에 있어서 프레임(22)의 후단부에 지지된다. 테일 로터(20)는 테일 보디(18)의 후단부에 회전 가능하게 설치된다.

헬리콥터(10)는 구동원(34), 트랜스미션(36), 드라이브 샤프트(38) 및 제어 장치(40)를 더 포함한다. 구동원(34) 및 트랜스미션(36)은 바디 커버(24)에 수용된다.

구동원(34)은 프로펠러(16)의 하방에 있어서 프레임(22)의 전단부에 지지된다. 구동원(34)으로서는, 예를 들면 엔진이나 모터가 사용된다.

트랜스미션(36)은 구동원(34)의 후방에 있어서 프레임(22)에 지지된다. 트랜스미션(36)은 구동원(34)에 연결된다. 트랜스미션(36)에 마스트(14)의 하단부가 연결된다. 프로펠러(16)는 구동원(34)으로부터 트랜스미션(36) 및 마스트(14)를 통해서 전달되는 구동력에 의거하여 회전한다. 프로펠러(16)를 회전시킴으로써 헬리콥터(10)를 추진시킬 수 있다.

트랜스미션(36)으로부터 후방으로 연장되도록 드라이브 샤프트(38)가 설치된다. 드라이브 샤프트(38)는 메인 보디(12) 내 및 테일 보디(18) 내를 전후방향으로 연장된다. 테일 로터(20)는 드라이브 샤프트(38)의 후단부에 연결된다. 테일 로터(20)는 구동원(34)으로부터 트랜스미션(36) 및 드라이브 샤프트(38)를 통해서 전달되는 구동력에 의거하여 회전한다.

제어 장치(40)는 프레임(22)에 설치되고, 헬리콥터(10)에 탑재되는 각종 장치를 제어한다.

이하, 프로펠러(16)에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 프로펠러(16)는 원반 형상의 허브(42)와, 복수(이 실시형태에서는 5개)의 블레이드(44)와, 가드(46)를 포함한다.

허브(42)는 회전축인 마스트(14)에 연결된다.

복수의 블레이드(44)는 허브(42)의 둘레방향으로 등간격으로 배치되고, 각 블레이드(44)는 대략 스트립 형상으로 형성되고, 허브(42)의 외측면으로부터 허브(42)의 지름방향(방사상)으로 연장되어 가드(46)에 접속된다. 각 블레이드(44)는 양의 피치각을 갖도록 형성되고, 화살표 X로 나타내는 시계회전방향으로 회전한다.

도 4를 참조하여, 각 블레이드(44)는 정압면(48)과 부압면(50)을 포함한다. 블레이드(44)가 회전할 때에, 정압면(48)은 정압을 받고, 부압면(50)은 부압을 받는다. 정압면(48)은 블레이드(44)의 일방 주면(도 2, 도 3에서는 하부면)이고, 부압면(50)은 블레이드(44)의 타방 주면(도 2, 도 3에서는 상부면)이다. 부압면(50)은 회전방향 전방측의 전방 가장자리부(52)로부터 회전방향 후방측의 후방 가장자리부(54)를 향하여 볼록 형상으로 만곡된다. 또한, 부압면(50)은 전방 가장자리부(52)와 후방 가장자리부(54) 사이에 있어서의 중앙보다 전방 가장자리부(52) 근처에 볼록 형상의 정점이 위치하도록 만곡한다.

이러한 각 블레이드(44)에 있어서, 허브(42)의 외측면에 접속되는 내단부(56) 및 가드(46)측의 외단부(58)는，동시에 양의 피치각을 갖고(후방 가장자리부(54)로부터 전방 가장자리부(52)를 향하여 비스듬하게 상방으로 연장), 또한 내단부(56)측의 피치각은 외단부(58)측의 피치각보다 크다. 즉, 허브(42)의 축방향에 수직인 면에 대한 경사가 블레이드(44)의 내단부(56)보다 외단부(58)의 쪽이 작아지도록 각 블레이드(44)는 뒤틀린 형상을 갖는다.

도 2, 도 3 및 도 5를 참조하여, 가드(46)는 블레이드(44)가 동일한 재료로 이루어지는 제 1 부재(60)와, 블레이드(44)와는 다른 재료로 이루어지는 제 2 부재(62)를 포함하고, 복수의 블레이드(44) 각각의 외단부(58)에 접속된다. 또한, 허브(42), 제 1 부재(60) 및 제 2 부재(62)는 동심원 형상으로 형성된다. 제 2 부재(62)의 외주면은 제 1 부재(60)의 내주면과 접하고 있다. 제 2 부재(62)는 제 1 부재(60)보다 굽힘 탄성률이 높고, 따라서 제 1 부재(60)보다 굽힘 변형하기 어렵다. 또한, 제 1 부재(60)의 외주면(즉, 가드(46)의 외주면)의 마찰계수는 제 2 부재(62)에 있어서의 제 1 부재(60)와의 접촉면의 마찰계수보다 작다. 예를 들면, 블레이드(44) 및 제 1 부재(60)로서 수지를, 제 2 부재(62)로서 CFRP(탄소섬유 강화 플라스틱)를 각각 사용할 수 있다.

제 1 부재(60)는 복수의 블레이드(44) 각각의 외단부(58)로부터 이웃의 블레이드(44)의 외단부(58)를 향하여 외측으로 볼록한 원호 형상(허브(42)의 둘레방향)으로 연장되고, 이 실시형태에서는 링 형상 또한 종단면 스트립 형상으로 형성된다. 복수의 블레이드(44) 각각의 외단부(58)는 제 1 부재(60)의 내주면에 설치되고, 제 1 부재(60)는 복수의 블레이드(44) 각각(모든 블레이드(44))과 일체로 형성된다. 이 때, 제 1 부재(60)의 축방향에 있어서, 각 블레이드(44)의 외단부(58)는 제 1 부재(60)로부터 밀려나오지 않게 설치된다.

제 2 부재(62)는 링 형상 또한 종단면 스트립 형상으로 형성되고, 제 1 부재(60)의 내주면에 접하도록 형성된다. 제 2 부재(62)의 축방향에 있어서, 제 2 부재(62)의 높이(H2)는 제 1 부재(60)의 높이(H1)보다 작고, 제 2 부재(62)의 일단부와 제 1 부재(60)의 일단부의 간격(C1)과, 제 2 부재(62)의 타단부와 제 1 부재(60)의 타단부의 간격(C2)은 대략 동일하게 된다. 따라서, 제 2 부재(62)의 축방향에 있어서, 제 2 부재(62)는 제 1 부재(60)로부터 밀려나오지 않게 형성된다. 또한, 제 2 부재(62)는 제 1 부재(60)의 내주면 중, 각 블레이드(44)의 외단부(58)와 접속되어 있는 개소에는 형성되지 않는다. 또한, 제 2 부재(62)의 축방향에 있어서, 각 블레이드(44)의 외단부(58)는 제 2 부재(62)로부터 밀려나오지 않게 형성된다. 즉, 각 블레이드(44)는 제 2 부재(62)를 관통하고 있다.

이러한 프로펠러(16)에 의해 추진되는 헬리콥터(10)에 의하면, 제 1 부재(60)는 복수의 블레이드(44) 각각(모든 블레이드(44))와 일체로 형성되므로, 제 1 부재(60)는 어느 블레이드(44)로부터도 분리되지 않는다. 따라서, 프로펠러(16)가 회전했을 때에 가드(46)에 원심력이 가해져도, 제 1 부재(60) 중 각 블레이드(44)와의 접속 개소가 외방으로 변위하는 것이 억제된다. 또한, 가드(46)가 제 1 부재(60)보다 굽힘 탄성률이 높은 제 2 부재(62)를 포함함으로써, 가드(46)가 제 1 부재(60)만으로 이루어지는 경우보다 가드(46)의 강성을 크게 할 수 있다. 게다가, 제 2 부재(62)는 제 1 부재(60)의 내주면에 접하도록 형성된다. 따라서, 프로펠러(16)가 회전했을 때, 발생하는 원심력에 의해 제 2 부재(62)는 외방으로, 즉 제 1 부재(60)에 압박되도록 힘을 받으므로, 제 2 부재(62)가 제 1 부재(60)로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있고, 가드(46)의 고강성을 확실하게 유지할 수 있다. 그 결과, 프로펠러(16)가 회전했을 때에, 가드(46)(제 1 부재(60))가 원심력에 의해 외방으로 부풀어 오르도록 변형되는 것을 확실하게 억제할 수 있다. 이와 같이, 제 1 부재(60)가 복수의 블레이드(44) 각각과 일체로 형성됨과 아울러, 제 1 부재(60)의 내주면에 굽힘 탄성률이 높은 제 2 부재(62)가 형성됨으로써, 프로펠러(16)가 회전했을 때에 확실하게 가드(46)의 변형을 억제할 수 있고, 프로펠러(16)가 받는 공기 저항의 증대 및 프로펠러(16)의 진동을 억제할 수 있다.

복수의 블레이드(44) 각각과 일체로 형성된 제 1 부재(60)에 의해, 모든 블레이드(44)의 외단부(58)끼리를 연결시키고 있으므로, 블레이드(44)의 외단부(58)가 요동하여 피치각이 증감하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러(16)의 회전에 의해 얻어지는 추진력의 제어가 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.

제 2 부재(62)는 링 형상으로 형성되므로, 블레이드(44)에 대하여 가드(46)의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러(16)가 회전했을 때에, 가드(46)가 원심력에 의해 변형해버리는 것을 더욱 억제할 수 있다. 가드(46)에서는 제 1 부재(60) 및 제 2 부재(62)가 함께 링 형상(전체 둘레)으로 형성되어 있어 가드(46)의 강성을 크게 높일 수 있으므로, 이 효과가 현저하게 된다.

제 2 부재(62)의 외측에 있는 제 1 부재(60)의 외주면(가드(46)의 외주면)의 마찰계수를, 제 2 부재(62)에 있어서의 제 1 부재(60)와의 접촉면의 마찰계수보다도 작게 함으로써, 제 2 부재(62)의 외측에 있는 제 1 부재(60)의 외주면(가드(46)의 외주면)에 물체가 접촉해도 프로펠러(16)의 회전수 저하를 억제할 수 있으므로, 프로펠러(16)를 원래의 회전수로 재빨리 되돌릴 수 있다.

프로펠러에 의해 추진되는 헬리콥터는 프로펠러를 회전시킴으로써 추진력을 얻고 있지만, 프로펠러에 가드를 부착하여 프로펠러를 고속 회전시키면 가드가 변형되기 쉬워진다. 따라서, 이 발명에 의한 프로펠러(16)는 프로펠러에 의해 추진되는 헬리콥터(10)에 적합하게 사용될 수 있다.

이어서, 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태의 프로펠러(16a)에 대해서 설명한다.

프로펠러(16a)는 가드(46) 대신에 가드(46a)를 사용하는 점에서, 도 2에 나타내는 프로펠러(16)와 다르고, 가드(46a)는 링 형상으로 형성된 제 2 부재(62) 대신에 분할 구조를 갖는 제 2 부재(62a)를 사용하는 점에서, 가드(46)와 다르다.

가드(46a)의 제 2 부재(62a)는 블레이드(44)와는 다른 재료로 이루어지고, 모든 이웃하는 블레이드(44) 사이에 있어서 허브(42)의 둘레방향으로 연장되는 복수(이 실시형태에서는 5개)의 제 2 부재편(64a)을 포함한다. 각 제 2 부재편(64a)은 얇은 스트립 형상으로 형성되고, 각 블레이드(44)의 외단부(58)와 제 1 부재(60)의 접속 개소 근방을 제외하고, 원호 형상으로 만곡하고 또한 제 1 부재(60)의 내주면에 접하도록 형성된다. 이와 같이, 복수의 제 2 부재편(64a)은 제 1 부재(60)의 내주면에 있어서 둘레방향으로 불연속으로 형성된다. 즉, 제 2 부재(62a)는 모든 블레이드(44)의 외단부(58)와 제 1 부재(60)의 접속 개소 근방의 복수(이 실시형태에서는 5개)의 개소(G)에서 분단되어 있다. 바꿔 말하면, 제 2 부재(62a)는 링 형상으로 형성된 제 2 부재(62)를, 각 블레이드(44)의 외단부(58)와 제 1 부재(60)의 접속 개소 근방에서 분단한 것에 상당한다. 프로펠러(16a)의 다른 구성에 대해서는 프로펠러(16)와 동일하므로, 그 중복하는 설명은 생략한다.

이러한 프로펠러(16a)에 의하면, 제 2 부재(62a)는 제 2 부재(62)보다 총 전체 길이를 작게 할 수 있다. 따라서, 프로펠러(16a)를 프로펠러(16)보다 가볍게 할 수 있어, 회전 관성 모멘트를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러(16a)가 회전했을 때에 발생하는 원심력이 작아져, 가드(46a)의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 부재(62a)의 사용량을 줄일 수 있어, 비용을 삭감시킬 수 있다.

프로펠러(16a)가 회전했을 때의 가드(46a)의 변형을 억제하기 위해서 필요한 최소한의 개소에만 제 2 부재(62a)를 장착함으로써, 프로펠러(16a)를 보다 가볍게 할 수 있어, 비용을 더욱 삭감시킬 수 있다.

제 2 부재(62a)는 제 1 부재(60)와 일체적으로 형성되어도 좋고, 또한 제 1 부재(60)의 성형 후에 제 1 부재(60)에 접착 등에 의해 부착되어도 좋다.

다음에, 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태의 프로펠러(16b)에 대해서 설명한다.

프로펠러(16b)는 링 형상으로 형성된 가드(46) 대신에, 분할 구조의 가드(46b)를 사용하는 점에서, 도 2에 나타내는 프로펠러(16)와 다르다.

가드(46b)는 블레이드(44)와 동일한 재료로 이루어지는 분할 구조의 제 1 부재(60b)와, 블레이드(44)와는 다른 재료로 이루어지는 분할 구조의 제 2 부재(62b)를 포함하고, 복수의 블레이드(44) 각각의 외단부(58)에 접속된다.

제 1 부재(60b)는 복수의 블레이드(44) 각각의 외단부(58)로부터 이웃의 블레이드(44)의 외단부(58)를 향하여 외측으로 볼록한 원호 형상(허브(42)의 둘레방향)으로 연장되는 복수(이 실시형태에서는 5개)의 제 1 부재편(66b)을 포함한다. 각 제 1 부재편(66b)은 얇은 스트립 형상으로 형성되고, 원호 형상으로 만곡하고, 대응하는 블레이드(44)에 일체로 형성된다. 이 실시형태에서는 각 제 1 부재편(66b)과 대응하는 블레이드(44)란 제 1 부재편(66b)의 일단측에 블레이드(44)의 외단부(58)를 위치시켜 대략 L자 형상을 보이도록 일체로 형성된다. 이러한 제 1 부재편(66b)과 이웃의 제 1 부재편(66b) 사이에는 간극이 있고, 이웃하는 제 1 부재편(66b)끼리는 접속되지 않고, 복수의 제 1 부재편(66b)은 불연속으로 형성된다. 즉, 제 1 부재(60b)는 모든 블레이드(44)의 외단부(58)와 제 1 부재(60b)의 접속 개소 근방의 복수(이 실시형태에서는 5개)의 개소(G1)로 분단되어 있다. 바꿔 말하면, 제 1 부재(60b)는 링 형상으로 형성된 제 1 부재(60)를, 각 블레이드(44)의 외단부(58)와 제 1 부재(60)의 접속 개소 근방에서 분단한 것에 상당한다.

제 2 부재(62b)는 모든 이웃하는 블레이드(44) 사이에 있어서 허브(42)의 둘레방향으로 연장되는 복수(이 실시형태에서는 5개)의 제 2 부재편(64b)을 포함한다. 각 제 2 부재편(64b)은 얇은 스트립 형상으로 형성되고, 대응하는 제 1 부재편(66b)과 블레이드(44)의 외단부(58)의 접속 개소 근방을 제외하고, 원호 형상으로 만곡하고 또한 대응하는 제 1 부재편(66b)의 내주면에 접하도록 형성된다. 이와 같이 복수의 제 2 부재편(64b)은 제 1 부재(60b)의 내주면에 있어서 둘레방향으로 불연속으로 형성된다. 즉, 제 2 부재(62b)는 모든 블레이드(44)의 외단부(58)와 제 1 부재(60b)의 접속 개소 근방의 복수(이 실시형태에서는 5개)의 개소(G2)로 분단되어 있다. 바꿔 말하면, 제 2 부재(62b)는 링 형상으로 형성된 제 2 부재(62)를, 각 블레이드(44)의 외단부(58)와 제 1 부재(60)의 접속 개소 근방에서 분단한 것에 상당한다.

프로펠러(16b)의 다른 구성에 대해서는 프로펠러(16)와 동일하므로, 그 중복하는 설명은 생략한다.

이러한 프로펠러(16b)에 의하면, 제 1 부재(60b) 및 제 2 부재(62b)는 각각 제 1 부재(60) 및 제 2 부재(62)보다 총 전체 길이를 작게 할 수 있다. 따라서, 프로펠러(16b)를 프로펠러(16)보다 더욱 가볍게 할 수 있어, 회전 관성 모멘트를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러(16b)가 회전했을 때에 발생하는 원심력이 더욱 작아져, 가드(46b)의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 제 1 부재(60b) 및 제 2 부재(62b)의 사용량을 줄일 수 있어, 비용을 더욱 삭감시킬 수 있다.

블레이드(44)와 제 1 부재편(66b)와 제 2 부재편(64b)을 포함하는 유닛마다 성형이 가능해진다. 상기 유닛을 필요수(이 실시형태에서는 5개) 준비하고, 허브(42)의 축방향에 대하여 개폐 가능하게 허브(42)에 부착함으로써 접이식 구조로 할 수도 있다.

다음에, 도 8을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시형태의 프로펠러(16c)에 대해서 설명한다.

프로펠러(16c)는 링 형상으로 형성된 가드(46) 대신에, 분할 구조의 가드(46c)를 사용하는 점에서 도 2에 나타내는 프로펠러(16)와 다르다.

가드(46c)는 블레이드(44)와 동일한 재료로 이루어지는 분할 구조의 제 1 부재(60c)와, 블레이드(44)와는 다른 재료로 이루어지는 분할 구조의 제 2 부재(62c)를 포함하고, 복수의 블레이드(44) 각각의 외단부(58)에 접속된다.

제 1 부재(60c)는 복수의 블레이드(44) 각각의 외단부(58)로부터 양쪽 이웃의 블레이드(44)의 외단부(58)를 향하여 외측으로 볼록한 원호 형상(허브(42)의 둘레방향)으로 연장되는 복수(이 실시형태에서는 5개)의 제 1 부재편(66c)을 포함한다. 각 제 1 부재편(66c)은 얇은 스트립 형상으로 형성되고, 원호 형상으로 만곡하고, 대응하는 블레이드(44)에 일체로 형성된다. 이 실시예에서는 각 제 1 부재편(66c)과 대응하는 블레이드(44)란 제 1 부재편(66c)의 중앙부에 블레이드(44)의 외단부(58)를 위치시켜 대략 T자 형상을 보이도록 일체로 형성된다. 이러한 제 1 부재편(66c)과 이웃의 제 1 부재편(66c) 사이에는 간극이 있고, 이웃하는 제 1 부재편(66c)끼리는 접속되지 않고, 복수의 제 1 부재편(66c)은 불연속으로 형성된다. 즉, 제 1 부재(60c)는 모든 이웃하는 블레이드(44) 사이의 복수(이 실시형태에서는 5개)의 개소(G3)로 분단되어 있다. 바꿔 말하면, 제 1 부재(60c)는 링 형상으로 형성된 제 1 부재(60)를, 모든 이웃하는 블레이드(44) 사이에서 분단한 것에 상당한다.

제 2 부재(62c)는 허브(42)의 둘레방향으로 연장되는 복수(이 실시형태에서는 5개)의 제 2 부재편(64c)을 포함한다. 각 제 2 부재편(64c)은 얇은 스트립 형상으로 형성되고, 대응하는 제 1 부재편(66c)과 블레이드(44)의 외단부(58)의 접속 개소를 제외하고, 원호 형상으로 만곡하고 또한 대응하는 제 1 부재편(66c)의 내주면에 접하도록 형성된다. 이와 같이 하여 복수의 제 2 부재편(64c)은 제 1 부재(60c)의 내주면에 있어서 둘레방향으로 불연속으로 형성된다. 즉, 제 2 부재(62c)는 모든 이웃하는 블레이드(44) 사이의 복수(이 실시형태에서는 5개)의 개소(G3)로 분단되어 있다. 바꿔 말하면, 제 2 부재(62c)는 링 형상으로 형성된 제 2 부재(62)를 모든 이웃하는 블레이드(44) 사이에서 분단한 것에 상당한다.

프로펠러(16c)의 다른 구성에 대해서는 프로펠러(16)와 동일하므로, 그 중복하는 설명은 생략한다.

이러한 프로펠러(16c)에 의하면, 제 1 부재(60c) 및 제 2 부재(62c)는 각각 제 1 부재(60) 및 제 2 부재(62)보다 총 전체 길이를 작게 할 수 있다. 따라서, 프로펠러(16c)를 프로펠러(16)보다 더욱 가볍게 할 수 있어, 회전 관성 모멘트를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러(16c)가 회전했을 때에 발생하는 원심력이 더욱 작아져 가드(46c)의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 제 1 부재(60c) 및 제 2 부재(62c)의 사용량을 줄일 수 있어, 비용을 더욱 삭감시킬 수 있다.

블레이드(44)와 제 1 부재편(66c)과 제 2 부재편(64c)을 포함하는 유닛마다 성형이 가능해진다. 상기 유닛을 필요수(이 실시형태에서는 5개) 준비하고, 허브(42)의 축방향에 대하여 개폐 가능하게 허브(42)에 부착함으로써 접이식 구조로 할 수도 있다.

상술의 실시형태에서는, 가드는 제 1 부재와 제 2 부재를 갖는 2층 구조이었지만, 이것에 한정되지 않는다.

상술의 각 실시형태에 있어서, 도 9에 나타내는 바와 같은 3층 구조의 가드(46d)가 사용되어도 좋다. 도 9는 이웃하는 블레이드(44) 사이에 있어서의 가드(46d)의 단면을 나타내고 있다. 가드(46d)에서는 제 1 부재(60d1)의 내주면에 접하도록 제 2 부재(62d)가 형성되고, 또한 제 2 부재(62d)의 내주면에도 접하도록 제 1 부재(60d2)가 형성된다. 즉, 제 1 부재(60d1)가 제 2 부재(62d)의 외주면을 덮도록 형성되고, 제 1 부재(60d2)가 제 2 부재(62d)의 내주면을 덮도록 형성된다. 도 9에서는 도시하고 있지 않지만, 제 1 부재(60d1)와 제 1 부재(60d2)는 적어도 일부에서 서로 접속된다. 예를 들면, 제 1 부재(60d2)와 블레이드(44)의 접속 개소 근방에 있어서, 제 1 부재(60d1)와 제 1 부재(60d2)는 제 2 부재(62d)를 관통하도록 서로 접속된다.

가드(46d)에 의하면, 서로 접속된 제 1 부재(60d1, 60d2)에 의해 제 2 부재(62d)의 내주면과 외주면을 사이에 둠으므로써, 가드(46d)의 외방으로부터 힘을 받아도 제 2 부재(62d)가 제 1 부재(60d1, 60d2)로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러가 회전했을 때에 더욱 확실하게 가드(46d)의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 가드(46d)에서는 양호한 회전 밸런스를 유지하기 위해서, 제 1 부재(60d1)와 제 1 부재(60d2)의 접속 개소는 둘레방향에 대칭으로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 접속 개소는 2개소 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상술의 각 실시형태에 있어서, 도 10에 나타내는 바와 같은 3층 구조의 가드(46e)가 사용되어도 좋다. 도 10은 이웃하는 블레이드(44) 사이에 있어서의 가드(46e)의 단면을 나타내고 있다. 가드(46e)에서는 제 1 부재(60e)가 제 2 부재(62e)의 외주면, 내주면 및 상단부에 접하도록 형성된다. 즉, 가드(46e)에서는 제 1 부재(60e)가 제 2 부재(62e)의 외주면, 내주면 및 상단부를 덮도록 형성된다.

가드(46e)에 의하면, 가드(46e)가 상하방향으로부터 힘을 받아도, 제 2 부재(62e)가 제 1 부재(60e)로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상술의 각 실시형태에 있어서, 도 11에 나타내는 바와 같은 3층 구조의 가드(46f)가 사용되어도 좋다. 도 11은 이웃하는 블레이드(44) 사이에 있어서의 가드(46f)의 단면을 나타내고 있다. 가드(46f)에서는 제 2 부재(62f)의 주위가 제 1 부재(60f)에 접하도록 형성된다. 즉, 가드(46f)에서는 제 2 부재(62f)가 제 1 부재(60f)의 내부에 형성된다. 예를 들면, 제 1 부재(60f)의 일부를 미리 성형해 둠으로써, 제 2 부재(62f)를 외부에 노출하지 않고 제 1 부재(60f)의 내부에 형성할 수 있다.

가드(46f)에 의하면, 제 2 부재(62f)는 외부에 노출되지 않으므로, 가드(46f)가 어느 방향으로 힘을 받아도, 제 2 부재(62f)가 제 1 부재(60f)로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상술의 각 실시형태에 있어서, 도 12에 나타내는 바와 같은 가드(46g)가 사용되어도 좋다. 도 12는 이웃하는 블레이드(44) 사이에 있어서의 가드(46g)의 단면을 나타내고 있다. 가드(46g)에서는 섬유상의 제 2 부재(62g)가 제 1 부재(60g)의 내부에 있어서 둘레방향으로 연장되도록 형성된다.

가드(46g)에 의하면, 제 2 부재(62g)는 외부에 노출되지 않으므로, 가드(46g)가 어느 방향으로 힘을 받아도, 제 2 부재(62g)가 제 1 부재(60g)으로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 제 2 부재(62g)로서 탄소섬유를 사용해도 좋다.

상술의 각 실시형태에 있어서, 도 13에 나타내는 바와 같은 가드(46h)가 사용되어도 좋다. 도 13은 이웃하는 블레이드(44) 사이에 있어서의 가드(46h)의 단면을 나타내고 있다. 가드(46h)에서는 제 1 부재(60h)는 그 상단부 및 하단부에 형성되는 돌기부(61a, 61b)를 갖고, 돌기부(61a, 61b)는 제 2 부재(62h)의 상단면과 하단면을 덮도록 형성된다. 또한, 가드(46h)에서는 제 1 부재(60h)가 제 2 부재(62h)의 외주면, 상단부 및 하단부에 접하도록 형성된다.

가드(46h)에 의하면, 제 1 부재(60h)의 돌기부(61a, 61b)에 의해 제 2 부재(62h)의 상단면과 하단면을 사이에 둠으로써, 가드(46h)의 외방으로부터 힘을 받아도, 제 2 부재(62h)가 제 1 부재(60h)로부터 분리해버리는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 프로펠러가 회전했을 때에 더욱 확실하게 가드(46h)의 변형을 억제할 수 있다.

또한, 상술의 각 실시형태에 있어서, 블레이드 및 가드는 미리 형성된 제 2 부재를 금형에 장전해 두어 블레이드 및 제 1 부재를 일체로 성형하는 인서트 성형에 의해 형성되어도 좋다.

상술의 실시형태에서는 이 발명에 의한 프로펠러가 무인 헬리콥터의 메인 로터로서 사용되는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 이 발명에 의한 프로펠러는 무인 헬리콥터의 테일 로터로서 사용되어도 좋고, 또한 유인 헬리콥터의 메인 로터나 테일 로터로서 사용되어도 좋다. 또한, 이 발명에 의한 프로펠러는 멀티콥터의 로터로서 사용되어도 좋다.

또한, 도 14에, 프로펠러(16)에 의해 추진되는 보트(10a)를 나타낸다. 프로펠러에 의해 추진되는 보트는 프로펠러를 회전시킴으로써 추진력을 얻고 있지만, 프로펠러에 가드를 부착하여 프로펠러를 고속 회전시키면 가드가 변형되기 쉬워진다. 따라서, 이 발명에 의한 프로펠러(16)는 프로펠러에 의해 추진되는 보트(10a)에 적합하게 사용될 수 있다. 또한, 도 6~도 8에 나타내는 프로펠러(16a~16c)나, 도 9~도 13에 나타내는 가드(46d~46h)가 도 14에 나타내는 보트(10a)에 적용되어도 좋다.

이 발명에 의한 프로펠러는 헬리콥터나 보트 이외에, 프로펠러에 의해 추진되는 임의의 수송 기기에 적용될 수 있다.

상기 실시형태에서는 블레이드는 양의 피치각을 갖도록 형성되고, 프로펠러는 화살표(X)로 나타내는 시계회전방향으로 회전하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명은 블레이드가 음의 피치각을 갖도록 형성되고, 프로펠러가 반시계회전방향으로 회전하는 경우에도 적용될 수 있다.

도 7에 나타내는 실시형태에서는 이웃하는 제 1 부재편(66b)끼리는 접속되지 않고, 복수의 제 1 부재편(66b)은 불연속으로 형성되고, 도 8에 나타내는 실시형태에서는 이웃하는 제 1 부재편(66c)끼리는 접속되지 않고, 복수의 제 1 부재편(66c)은 불연속으로 형성되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 이 발명에서는 적어도 1개의 불연속인 개소가 있도록(제 1 부재가 적어도 1개소에서 분단됨) 1 또는 복수의 제 1 부재편이 형성되어도 좋다.

또한, 도 7에 나타내는 실시형태에 있어서, 적어도 프로펠러(16b)의 회전시에는 이웃하는 제 1 부재편(66b)끼리가 연결되어 제 1 부재(60b)가 링 형상으로 형성되어도 좋다. 도 8에 나타내는 실시형태에 있어서도 동일하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명되었지만, 본 발명의 범위 및 정신을 일탈하지 않는 한에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 명백하다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

10 무인 헬리콥터 10a 보트
16, 16a, 16b, 16c 프로펠러 20 테일 로터
42 허브 44 블레이드
46, 46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 46f, 46g, 46h 가드
58 블레이드의 외단부
60, 60b, 60c, 60d1, 60d2, 60e, 60f, 60g, 60h 제 1 부재
62, 62a, 62b, 62c, 62d, 62e, 62f, 62g, 62h 제 2 부재
64a, 64b, 64c 제 2 부재편 66b, 66c 제 1 부재편

Claims (11)

1. 허브와,
   상기 허브로부터 방사상으로 연장되는 복수의 블레이드와,
   상기 복수의 블레이드 각각의 외단부에 접속되는 가드를 구비하고,
   상기 가드는 상기 블레이드와 동일한 재료로 이루어지는 제 1 부재와, 상기 블레이드와는 다른 재료로 이루어지는 제 2 부재를 포함하고,
   상기 제 1 부재는 상기 복수의 블레이드 각각과 일체로 형성되어, 상기 복수의 블레이드 각각의 상기 외단부로부터 이웃의 상기 블레이드의 상기 외단부를 향하여 외측으로 볼록한 원호 형상으로 연장되고,
   상기 제 2 부재는 상기 제 1 부재의 내주면에 형성되고 또한 상기 제 1 부재보다 굽힘 탄성률이 높은 프로펠러.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 부재는 링 형상으로 형성되는 프로펠러.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 부재는 링 형상으로 형성되는 프로펠러.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 부재는 상기 복수의 블레이드 각각과 일체로 형성되는 복수의 제 1 부재편을 포함하고, 상기 복수의 제 1 부재편은 불연속으로 형성되는 프로펠러.
5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 부재는 상기 제 1 부재의 내주면에 있어서 둘레방향으로 불연속으로 형성되는 복수의 제 2 부재편을 포함하는 프로펠러.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 부재는 상기 제 2 부재의 내주면에도 형성되는 프로펠러.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 부재는 상기 제 1 부재의 내부에 형성되는 프로펠러.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 부재의 외측에 있는 상기 제 1 부재의 외주면의 마찰계수는 상기 제 2 부재에 있어서의 상기 제 1 부재와의 접촉면의 마찰계수보다 작은 프로펠러.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 프로펠러에 의해 추진되는 수송 기기.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 프로펠러에 의해 추진되는 헬리콥터.
11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 프로펠러에 의해 추진되는 보트.

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