KR20190052779A - 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공중 계류형 부양선으로 동시에 사용 가능하며, 수상에 비행체를 계류시키거나, 수상에서 비행체를 이동시킬 수 있는 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체에 관한 것으로, 본 발명의 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체는 기낭과 기낭의 하부에 장착되는 곤돌라를 포함하는 비행체, 수상에 부유되는 부양중량체 및 곤돌라와 부양중량체를 연결하는 계류케이블을 포함하며, 곤돌라에 구비된 계류케이블을 언로딩 하여 부양중량체를 수상에 착륙시키고, 부양중량체를 무게를 증가시켜 비행체를 수상에 계류하거나, 수상의 부양중량체를 이동시켜 비행체를 이동시키는 것을 특징으로 한다.

Description

수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체{Flying object with a water surface landing module}

본 발명은 비행선과 공중 계류형 부양선으로 동시에 사용 가능한 비행체에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 수상에 비행체를 계류시키거나, 수상에서 비행체를 이동시킬 수 있는 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체에 관한 것이다.

비행선(airship)은 주로 부력을 이용하되 추진 장치를 활용하여 원하는 위치로 이동하면서 임무를 수행하는 비행체(flying object)를 의미하며, 공중 계류형 부양선(aerostat)은 영상장비, 레이더 또는 기타 항공용 센서 등을 탑재하고 고공에 계류하면서 감시, 관측, 통신 중계 등을 수행하는 비행체(flying object)를 의미한다.

상기 공중 계류형 부양선은 대략 지상 위 수백 미터 ~ 4km 정도의 높이에 계류하면서 5일~ 30일 정도 임무를 수행하고, 수 kg ~ 수 ton의 장비가 탑재된다.

공중 계류형 부양선은 크기에 따라 중소형 부양선과 중대형 부양선으로 구분되며, 중소형 부양선은 이동 설치가 가능하지만, 이동 후 설치 시에 헬륨을 주입하고 장비를 조립하여 장착하는 과정에서 반나절에서 하루 이상의 시간이 소요되고, 예를 들어 풍속 5m/sec 이상의 온화하지 못한 기상에서는 장비의 조립이나 설치가 불가능하고, 철수 시 고가의 헬륨을 방출해야하기 때문에 헬륨 소비에 따라 운용비용이 증가하는 문제가 있다.

반면, 중대형 부양선의 경우에는 이동 설치가 불가능하고, 부양선의 설치를 위해서는 넓은 부지와 중장비가 필요하며, 장비 조립이나 장착에 수일이 소요되는 문제가 있으며, 중소형의 부양선과 마찬가지로 온화하지 못한 기상에서는 장비의 조립과 설치가 불가능하다는 문제를 가지고 있다.

이러한 문제점들을 극복하고자, 종래에는 부양선을 비행선과 결합하여 비행선의 역할과 공중 계류형 부양선의 역할을 동시에 수행하는 하이브리드 비행체가 제안된 바 있다.

도 1에 도시한 비행체는 한국등록특허 제10-1678164호에 개시된 것으로서, 추진모듈(6)을 구비한 비행선형 비행체(1)가 부양중량(5)과 귄취기(4)를 포함하되, 지상에 착륙하였다가 추진모듈(6)을 이용하여 원하는 계류위치로 이동한 후 권취기(4)로 계류되어 임무를 수행하며, 상기 권취기(4), 부양중량(5), 추진모듈(6)은 기낭(2)의 하부에 취부된 곤돌라(3)에 장착된다.

도 2는 종래 비행체의 운용형태를 도시한 것으로, 종래 비행체(1)는 평상시에는 통상 바퀴를 구비한 착륙모듈을 이용해 지상에 계류하다가(L1), 임무가 부여되면, 기낭의 부력과 추력을 이용하여 이륙하고 추진모듈을 이용해 계류위치로 이동한다(L3). 계류위치에는 계류권취기(8)가 설치되어 있고, 권취기에 권취된 계류케이블을 내려 그 단부(C1)를 계류권취기(8)의 단부(C2)와 연결하며, 이후 계류권취기(8)를 이용하여 계류케이블의 길이 조절함으로써 부양선의 고도 조절이 수행된다. 비행체(1)는 곤돌라(3)에 장착했던 부양중량(5)을 지상에 언로딩(unloading)하며, 부양중량(5)을 지상에 언로딩(도 2의 도면부호 5a 참조)함에 따라 비행체(1)의 부력이 그 전체 하중보다 커지는바, 계류가 원활하고 안정되게 이루어지는 것이다.

위와 같은 부양중량체를 구비한 비행체는, 지상 계류 시 부양중량체를 지면에 고정시켜 비행체의 계류가 가능하기 때문에 부양중량체의 무게에 크게 영향을 받지 않는다. 그러나 수상 계류 시에는, 부양중량체를 수면 상에 고정시키기 어렵기 때문에 비행체를 계류할 수 있는 무게만큼 부양중량체가 무거워야 하나, 부양중량체의 무게가 증가하면 비행체가 비행선의 형태로 이동 시 부양중량체의 무게를 극복하기 위한 추가적인 부력이 요구되고, 부양중량체의 무게로 인해 이동이 원활하지 못한 문제가 발생한다.

한국등록특허 제10-1678164호(2106.11.21. 공고)

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수상 계류 시 주변의 물을 유입 또는 배출시켜 중량이 가변되는 부양중량체를 구비함으로써, 부양중량체의 중량을 증가시켜 비행체를 수상에 계류시킬 수 있고, 비행체의 이동이 필요한 경우에는 물을 배출하여 부양중량체의 중량을 감소시켜 비행체의 원활한 이동이 가능하도록 구성된, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체를 제공하고자 한다.

또한, 부양중량체에 수상 이동 수단이 구비되어 비행체의 계류 시에도 부양중량체를 이용해 수상 이동이 가능하도록 한 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체를 제공하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체는 기낭과, 기낭의 하부에 장착되는 곤돌라를 포함하는 비행체; 수상에 부유되는 부양중량체; 및 상기 곤돌라와 부양중량체를 연결하는 계류케이블을 포함하며, 상기 계류케이블은 곤돌라에 구비되어 로딩 또는 언로딩 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부양중량체는 상기 곤돌라에 로딩된 계류케이블을 통해 비행체에 결합되며, 상기 곤돌라에서 언로딩 되는 계류케이블을 통해 비행체에서 이격되어 수상에 부유됨에 따라 상기 비행체를 수상에 계류하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부양중량체는 수상 부유 시 인접한 물 또는 해수의 유입 또는 유출을 통해 무게가 가변되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부양중량체는 상기 비행체의 수상 계류 시 물 또는 해수를 유입 받아 무게를 증가시키고, 상기 비행체의 이동 시에는 유입 받은 물 또는 해수를 유출하여 무게를 감소시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부양중량체는 내부에 물 또는 해수의 저장을 위한 밸러스트 저장조; 및 상기 밸러스트 저장조에 물 또는 해수를 유입 또는 유출시키기 위해 측면 또는 하면에 형성된 유동홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부양중량체는 상기 유동홀을 개방 또는 밀폐하는 개폐 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부양중량체는 상기 밸러스트 저장조와 대기를 연통하는 압력홀 및 상기 압력홀을 개방 또는 밀폐하는 압력 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부양중량체는 수상 부유 시 수상 이동을 위한 수상 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부양중량체가 상기 곤돌라에서 언로딩 되는 계류케이블을 통해 선박에 구비된 도킹장치와 연결되어 상기 비행체를 수상에 계류하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체는 부양중량체를 이용해 수상에서 비행체의 안정적인 계류가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 부양중량체는 무게 가변을 통해 비행체의 이동 시에는 무게를 줄일 수 있어, 적은 부력으로 원활한 이동이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 부양중량체는 수상 이동 수단을 구비하여 비행체 계류 시에도 부양중량체를 이용해 수상 이동이 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래의 비행선 겸용 공중 계류형 부양선을 나타내는 개략도
도 2는 종래의 비행선 겸용 공중 계류형 부양선의 운영방법을 도시하는 개략도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비행체의 계류 과정을 나타낸 개략도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부양중량체를 나타낸 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 부양중량체의 길이방향 단면도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 부양중량체의 후면도

본 발명의 구체적 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

종래 기술과 다르지 않은 부분으로서 발명의 기술적 사상을 이해하는데 필요하지 않은 사항은 설명에서 제외하나, 본 발명의 기술적 사상과 그 보호범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수상 계류형 부양중량체(200)를 구비한 비행체(100)를 나타낸 사시도로서, 도 3을 이용하여 본 발명의 수상 계류형 부양중량체(200)를 구비한 비행체(100)를 자세히 설명한다.

본 발명의 수상 계류형 부양중량체(200)를 구비한 비행체(100)는 기낭(110)과, 기낭(110)의 하부에 장착되는 곤돌라(120), 수면 상에 위치하여 비행체(100)를 계류하기 위한 부양중량체(200) 및 곤돌라(120) 상에 구비되어 비행체(100)와 부양중량체(200)를 연결하는 계류케이블(130)을 포함하여 이루어진다.

또한, 곤돌라(120)에는 계류케이블(130)을 권취하는 권취드럼(140) 및 이에 회전력을 부여하는 구동모터(150)가 구비되어 곤돌라(120)로부터 계류케이블(130)을 로딩 또는 언로딩 하도록 구성된다.

본 발명의 부양중량체(200)는 착륙 모듈 형태로 계류케이블(130)을 통해 곤돌라(120)에 결합되며, 계류 시에는 곤돌라(120)에서 이격되어 수상에 부유될 수 있다.

부양중량체(200)는 수면에 부유 또는 이동이 가능하도록 전체적으로 보트 형상으로 형성될 수 있다. 이 때 부양중량체(200)의 상부는 곤돌라(120)의 하부에 대응하는 형상으로 구비되어 부양중량체(200)와 곤돌라(120)의 결합이 용이하게 형성되며, 부가적인 체결수단을 이용하여 부양중량체(200)와 곤돌라(120)의 탈착을 보조할 수 있다.

한편, 부양중량체(200)는 곤돌라(120)에 결합 시에는 무게를 줄이고, 수상에 비행체(100)를 계류 시에는 무게를 늘리도록 무게 가변형으로 구성될 수 있다. 또한, 부양중량체(200)는 수상에 비행체(100)를 계류한 상태에서 수면을 따라 이동이 가능하도록 수상 이동 수단을 포함하여 구성될 수 있다.

도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 수상 계류형 부양중량체(200)를 구비한 비행체(100)의 수상 계류 과정을 나타낸 개략도가 도시되어 있으며, 도 4를 참조하여 본 발명의 수상 계류형 부양중량체(200)를 구비한 비행체(100)의 수상 계류 과정에 대하여 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 비행체(100)를 수상에 계류하고자 할 경우에 부양중량체(200)가 결합된 비행체(100)를 계류하고자 하는 수면 상에 위치시킨다. 다음으로 비행체(100)의 곤돌라(120)에서 계류케이블(130)을 언로딩 하여 부양중량체(200)를 곤돌라(120)에서 이격시킨다. 다음으로 계류케이블(130)을 따라 언로딩 되는 부양중량체(200)를 수면 상에 부유시킨다. 앞서 설명한 바와 같이 수상에 부유된 부양중량체(200)는 필요에 따라 물 또는 해수를 유입 유출시켜 무게를 가변할 수 있으며, 예를 들어 장시간 정박이 필요한 경우에는 물 또는 해수를 부양중량체(200) 내부로 유입시켜 무게를 증가시키고, 부양중량체(200)를 곤돌라(120)에 결합시키기 위해 계류케이블(130)을 로딩하거나 또는 수상 이동 수단을 통해 부양중량체(200)를 이동할 때에는 물 또는 해수를 부양중량체(200)에 유출시켜 무게를 줄이게 된다.

도 5 내지 7은 본 발명의 일실시예에 따른 부양중량체(200)의 세부 구성을 나타낸 것으로, 도 5 내지 7을 참조하여 부양중량체(200)의 수상 이동과 무게 변경에 대해 자세히 설명한다.

도 5에서와 같이 본 발명의 부양중량체(200) 상에는 수상 이동 수단(260)이 부가될 수 있으며, 수상 이동 수단(260)의 일예로 엔진에 의해 구동되는 프로펠러가 구비될 수 있다. 이에 따라 본 발명의 비행체(100)는 수상 계류 시에도 부양중량체(200)의 수상 이동 수단(260)의 통해 수상 이동이 가능하다.

도 6에는 본 발명의 부양중량체(200)의 길이 방향 단면도가 도시되어 있으며, 도 6에서와 같이 본 발명의 부양중량체(200) 내부에는 물 또는 해수의 저장을 위한 밸러스트 저장조(220)가 형성되고, 부양중량체(200)의 측면에는 부유 시 주변의 물이나 해수를 밸러스트 저장조(220)에 유입 또는 밸러스트 저장조(220)에서 유출하기 위한 유동홀(230)이 형성된다. 유동홀(230)은 부양중량체(200)가 수면에 부유 시 수면 아래 측에 위치하도록 형성된다. 다른 실시예로 유동홀(230)은 부양중량체(200)의 하면에 형성될 수 있다. 이와 같이 밸러스트 저장조(220) 및 유동홀(230)을 통해 물 또는 해수를 유입 유출시켜 부양중량체(200)의 무게를 가변시킬 수 있다.

한편, 부양중량체(200)의 상측에는 유동홀(230)을 통해 물이나 해수를 밸러스트 저장조(220)에 유입 또는 유출하거나, 물 또는 해수의 유동을 차단하도록 압력홀(240) 및 압력홀(240)의 개방 또는 밀폐를 위한 개폐수단(250)이 구비된다. 즉 압력홀(240)은 밸러스트 저장조(220)와 연통되며, 개폐수단(250)의 개방을 통해 밸러스트 저장조(220)에 물 또는 해수를 유입 또는 유출시키고, 개폐수단(250)의 밀폐를 통해 물 또는 해수의 유동을 차단시킨다. 위와 같은 구성의 부양중량체(200)는 개폐수단(250)의 개방을 통해 밸러스트 저장조(220)의 압력을 대기와 동일하게 유지시켜 밸러스트 저장조(220)로 물 또는 해수가 용이하게 유입 또는 유출되도록 구성할 수 있다.

또한, 개폐수단(250)의 밀폐를 통해 밸러스트 저장조(220)의 압력을 높이게 되면, 밸러스트 저장조(220)에 저장된 물의 유출 또는 밸러스트 저장조(220)로 유입되는 물을 차단시키도록 구성할 수 있다.

위와 같은 구성의 부양중량체(200)는 수면에 부유 시 수면 아래의 구성을 최소화하고, 개폐수단(250)을 수면 위에 구성하여 물 또는 해수로 인한 부식을 방지하고, 이에 따른 유지 보수비용을 절감할 수 있다.

도 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 부양중량체(200)의 후면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 부양중량체(200)의 내부에는 부양중량체(200)의 무게 증가를 위해 물 또는 해수가 저장되는 밸러스트 저장조(220)가 형성된다. 또한, 부양중량체(200)의 후면에는 부양중량체(200)의 수면 부유 시 주변의 물 또는 해수를 밸러스트 저장조(220)에 유입시키기 위한 유동홀(230) 및 유동홀(230)의 개방 또는 밀폐를 위한 개폐수단(235)이 형성된다. 위와 같은 구성의 부양중량체(200)는 개폐수단(235)의 개방을 통해 밸러스트 저장조(220)로 물 또는 해수가 유입 또는 유출되도록 구성할 수 있다.

또한, 개폐수단(235)의 밀폐를 통해 밸러스트 저장조(220)에 저장된 물의 유출 또는 밸러스트 저장조(220)로 유입되는 물을 차단시키도록 구성할 수 있다.

한편, 본 발명의 비행체(100)는 상기 곤돌라(120)에서 언로딩 되는 계류케이블(130)을 통해 상기 부양중량체(200)를 선박에 구비된 도킹장치와 연결하여 수상에 계류될 수도 있다. 즉, 부양중량체(200)를 곤돌라(120)에서 언로딩 하여 수상에 착륙시키는 대신 선박 상에 착륙시키거나 또는 선박 근처의 수상에 착수시키고, 선박에 구비된 도킹장치와 연결하여 수상에 계류시키거나, 선박의 이동과 함께 비행체를 이동하도록 구성할 수도 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용 범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 비행체
110 : 기낭
120 : 곤돌라
130 : 계류케이블
200 : 부양중량체
210 : 도킹스테이션
220 : 밸러스트 저장조
230 : 유동홀
240 : 압력홀
250 : 개폐 수단
260 : 수상 이동 수단

Claims (9)

1. 기낭(110)과, 기낭(110)의 하부에 장착되는 곤돌라(120)를 포함하는 비행체(100);
   수상에 부유되는 부양중량체(200); 및
   상기 곤돌라(120)와 부양중량체(200)를 연결하는 계류케이블(130)을 포함하며,
   상기 계류케이블(130)은 곤돌라(120)에 구비되어 로딩 또는 언로딩 되는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 부양중량체(200)는,
   상기 곤돌라(120)에 로딩된 계류케이블(130)을 통해 비행체(100)에 결합되며,
   상기 곤돌라(120)에서 언로딩 되는 계류케이블(130)을 통해 비행체(100)에서 이격되어 수상에 부유됨에 따라 상기 비행체(100)를 수상에 계류하는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 부양중량체(200)는,
   수상 부유 시 인접한 물 또는 해수의 유입 또는 유출을 통해 무게가 가변되는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 부양중량체(200)는,
   상기 비행체(100)의 수상 계류 시 물 또는 해수를 유입 받아 무게를 증가시키고, 상기 비행체(100)의 이동 시에는 유입 받은 물 또는 해수를 유출하여 무게를 감소시키는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.
   
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 부양중량체(200)는,
   내부에 물 또는 해수의 저장을 위한 밸러스트 저장조(220); 및
   상기 밸러스트 저장조(220)에 물 또는 해수를 유입 또는 유출시키기 위해 측면 또는 하면에 형성된 유동홀(230)을 포함하는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 부양중량체(200)는,
   상기 유동홀(230)을 개방 또는 밀폐하는 개폐 수단(235)을 포함하는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 부양중량체(200)는,
   상기 밸러스트 저장조(220)와 대기를 연통하는 압력홀(240); 및
   상기 압력홀(240)을 개방 또는 밀폐하는 압력 개폐수단(250)을 포함하는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 부양중량체(200)는,
   수상 부유 시 수상 이동을 위한 수상 이동 수단(260)을 구비하는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 부양중량체(200)가 상기 곤돌라(120)에서 언로딩 되는 계류케이블(130)을 통해 선박에 구비된 도킹장치와 연결되어 상기 비행체(100)를 수상에 계류하는, 수상 계류형 부양중량체를 구비한 비행체.

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