KR20190057126A - 배달용 회전익기 - Google Patents

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Abstract

고층 빌딩 등에서 발생하는 상승 기류의 영향을 받지 않고 안정적으로 목적지에 착륙할 수 있는 배달용 회전익기를 제공한다. 복수의 회전 날개와, 회전 날개를 지지하는 복수의 암부가 접속된 중심부와 화물을 적재하기 위한 제1탑재부와, 상기 중심부에서 보아 제1탑재부와는 반대측에 위치하는 제2탑재부와, 제1탑재부와 상기 중심부를 연결하기 위한 제1지지부재와, 중심부와 상기 제1지지부재와의 사이에 접속부를 구비한 회전익기로서, 복수의 회전 날개가 회전함으로써 상기 회전익기에 발생하는 양력의 중심점과 회전익기의 중력의 중심점이 상기 접속부의 중심점과 일치하도록 제어되어 제1지지부재가 상기 제1지지부재의 길이를 연직 하향으로 신장시키기 위한 조절기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

배달용 회전익기
본 발명은 배달용 회전익기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 고층 빌딩 등에서 발생하는 상승 기류의 영향을 받지 않고 안정적으로 목적지에 착륙할 수 있는 배달용 회전익기에 관한 것이다.
이른바 드론 또는 멀티콥터라고 불리는 회전익기는 시큐리티(security), 농업, 인프라 감시 등의 다양한 분야에서 사용되고 있다. 회전익기를 활용함으로써, 재해 현장이나 미개척지 등의 인간이 접근할 수 없는 장소에서 발생하고 있는 현상을 관측하고, 관측한 피크 데이터를 해석하는 것도 가능하게 되어 있다. 회전익기 중에서도 특히 소형이며 경량의 회전익기는 주로 공중 촬영용 회전익기로서 매우 적합하게 사용되고 있다.
이러한 회전익기를 이용함으로써 타워 맨션 등의 고층 빌딩 건축 현장을 고해상도로 촬영할 수 있는 "파노라마 공중 촬영"이 가능하게 되어 있다.
최근에, 소형이며 경량의 회전익기는 택배 등의 화물 배달용의 도구로서 그 응용이 검토되고 있다. 특허문헌 1에는 회전익기에 의한 배달 시스템이 개시되어 있다 (예를 들면, 특허문헌 1). 상기 배달 시스템은 회전익기(드론)가 자율적으로 택배하는 화물을 택배처에 배달하기 위한 출하 목록을 형성하고 있다. 또한, 본건 특허 출원인은 본건 발명에 관련하는 문헌 공지 발명으로서 다음의 특허 문헌을 제시한다.
미국 특허 공개 공보 2015－0120094 A1
그러나, 특허문헌 1에 기재된 배달 시스템에 이용되는 회전익기는 고층 빌딩 등에서 발생하는 상승 기류에 대응할 수 있는 회전익기로 되어 있지 않다. 현재, 택배용 회전익기라고 불리는 회전익기는 공중 촬영용 회전익기 등에 이용되는 일반적인 회전익기를 택배용 회전익기로서 그대로 전용(轉用)한 회전익기다. 일반적인 회전익기를 택배용 회전익기에 전용한 경우에는 다음과 같은 기술적인 문제점이 발생한다.
일반적인 회전익기는 바람에 의해서 비스듬히 기울어져 버린다. 일반적인 회전익기를 배달용 회전익기에 전용하는 경우에는 배달 직전에서의 화물의 위치를 그대로 유지하면서 출발지에서 목적지까지 화물을 신속하게 배달해야만 한다. 왜냐하면, 회전익기가 기울어짐에 따라 회전익기가 배달하고 있는 화물도 필연적으로 기울어지기 때문이다.
일반적인 회전익기는 바람에 의해서 쉽게 기울어지기 쉽다. 또한, 전진을 실행하려면 경사질 필요가 있다. 상기 회전익기가 배달하고 있는 화물이 비록 한 순간이라도 기울어진 경우에는 화물의 상품 가치는 없어져 버린다. 특히, 상기 회전익기가 배달하고 있는 화물이 택배 피자, 택배 초밥, 양과자, 음료 등의 액체를 포함하는 음식인 경우에는 회전익기가 기울어지는 것에 의한 비즈니스 상의 손실이 크다. 회전익기가 일용품을 택배하더라도 마찬가지이다.
또한, 일반적인 회전익기가 목적지에 착륙하기 직전의 타이밍에, 상기 회전익기가 고층 빌딩 등에서 발생하는 기류에 의해 기울어지는 일이 있다. 기류에 의해서 기울어진 일반적인 회전익기는 먼저 상기 회전익기의 한쪽 다리를 목적지에 접촉시킨다. 그 후, 회전익기는 다른 한쪽 다리를 목적지에 접촉시키지 않으면 안 된다. 상기 회전익기의 한쪽 다리가 접촉하고 나서 다른 한쪽 다리가 목적지에 접촉할 때까지의 사이는 기류에 적절하게 대항하는 기체의 기울기를 유지할 수 없다. 결과적으로 바람이 불어 가는 쪽으로 기체가 흘러가거나 균형을 잃어 전도(轉倒)해버리는 경우도 있다. 즉 목적지에서 발생하는 기류에 의해서 회전익기는 목적지에 착륙하기 직전에 전도하여 버린다고 하는 문제점을 가진다. 특히, 일반적인 회전익기가 하부에 탑재하는 페이로드(payload)에 대응하기 위해 그 게인(gain)을 높게 설정하고 있는 경우에는 전도의 가능성이 높다.
또한, 회전익기에 의해서 배달되는 화물은 고객 요구에 의해 상품에 따라서는 수 분 내지 수십 분의 사이에 배달처에서 목적지까지 배달해야만 한다. 신속하게 상품이 배달되지 않으면 상품 가치가 없어져 버리기 때문이다.
그러나, 일반적인 회전익기의 비행 속도는 신속하게 상품을 배달한다고 하는 관점에서 보면 충분하지 않다.
회전익기는 화물을 배달처에서 목적지까지 정확하게 배달해야만 한다. 회전익기의 조종자는 배송처에서 목적지까지의 도정(道程)을 GPS 장치 등에 의해 현재 위치를 정확하게 파악해서 상기 회전익기를 조종할 필요가 있다. 그러나 회전익기가 기울어진 경우에는 회전익기에 구비되어 있는 GPS 안테나도 기울어진다. 결과적으로, 회전익기의 GPS 수신 감도가 떨어진다고 하는 문제점이 있다. 또한, 회전익기로부터 화물을 배달한 직후에 균형을 잃고 전도, 추락한다고 하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 일반적인 회전익기를 배달용으로 전용한 경우에 발생할 가능성이 있는 기술상의 여러가지 문제를 해결할 수 있으며, 특히 상승 기류의 영향을 받지 않고 안정적으로 목적지에 착륙할 수 있어서 화물을 배달한 후에도 안정적으로 비행을 계속할 수 있는 배달용 회전익기를 제공하는 데에 있다.
본 발명자들은 예의 검토를 실행한 결과, 상승 기류에 대해서 회전익기의 중력 중심을 아래쪽으로 제어함으로써 상승 기류의 영향을 받지 않고 안정적으로 목적지에 착륙할 수 있고, 또한 화물을 회전익기로부터 분리된 후에도 균형을 잃는 일이 없다는 것을 밝혀내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 구체적으로는 본 발명은 다음의 기술적 사항으로 구성된다.
(1) 복수의 회전 날개와,
상기 회전 날개를 지지하는 복수의 암(arm)부가 접속된 중심부와,
화물을 적재하기 위한 제1탑재부와,
상기 중심부에서 보아 상기 제1탑재부와는 반대측에 위치하는 제2탑재부와,
상기 제1탑재부와 상기 중심부를 연결하기 위한 제1지지부재와,
상기 중심부와 상기 제1지지부재의 사이에 접속부를 구비한 회전익기로서,
상기 복수의 회전 날개가 회전함으로써 상기 회전익기에 발생하는 양력의 중심점과 상기 회전익기의 중력의 중심점이 상기 접속부의 중심점과 일치하도록 제어되고,
상기 제1지지부재가 상기 제1지지부재의 길이를 연직 하향으로 신장시키기 위한 조절기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배달용 회전익기.
(2) 상기 제1지지부재는 외통 지지부재와 내통 지지부재로 구성되고,
상기 내통 지지부재가 상기 외통 지지부재에 수납되어 있으며,
상기 내통 지지부재가 아래 방향으로 슬라이딩 함으로써 상기 제1지지부재의 길이를 연직 하향으로 신장시키는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 배달용 회전익기.
(3) 상기 제2탑재부는 상기 회전익기가 착륙할 때의 가속도 또는 상기 복수의 회전 날개의 회전수를 계측하고,
상기 회전익기에 걸리는 연직 상향의 상승 기류에 대항하여 상기 복수의 회전 날개의 회전수를 변화시키는 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 배달용 회전익기.
(4) 상기 제1지지부재가 상기 접속부와 상기 제1탑재부의 사이에 관절부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 (1)에서 (3)의 어느 하나에 기재된 배달용 회전익기.
(5) 상기 회전익기가 수평 방향으로 이동할 경우에는 상기 관절부를 지점으로 하여 상기 제1지지부재를 진행 방향으로 절곡함으로써 상기 제1지지부재를 수평으로 위치시키는 것을 특징으로 하는 (4)에 기재된 배달용 회전익기.
본 발명에 따르면, 상승 기류의 영향을 받지 않고 안정적으로 목적지에 착륙할 수 있는 배달용 회전익기가 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면 회전익기에 적재된 화물에 의해 회전익기의 페이로드가 증가한 경우에 있어서, 화물이 회전익기로부터 분리된 후에도 균형을 잃지 않고 안정적으로 비행할 수 있는 배달용 회전익기가 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 비행할 때의 최고속도를 향상시켜 연비를 향상시킨 배달용 회전익기가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배달용 회전익기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 배달용 회전익기의 측면도이다.
도 3은 배달용 회전익기의 암부가 기울어진 형태를 나타낸 모델도이다.
도 4는 배달용 회전익기의 중력의 중심점을 나타낸 도면이다.
도 5는 배달용 회전익기가 출발지를 이륙하여 수평 이동 태세를 완료할 때까지의 비행 형태를 나타낸 도면이다.
도 6은 배달용 회전익기가 수평 이동하여 목적지 상공에 도착 후 착륙 태세에 들어갈 때 까지를 나타낸 도면이다.
도 7은 배달용 회전익기의 제1지지부재가 신장하기 전의 상태(a)와 제1지지부재가 신장한 후의 상태(b)를 나타낸 도면이다.
도 8은 배달용 회전익기가 목적지에 착륙하여 화물의 배달을 완료할 때 까지를 나타낸 도면이다.
도 9는 화물을 분리한 배달용 회전익기가 목적지에서 출발지까지 이동할 때까지의 비행 형태를 나타낸 도면이다.
[실시형태 1]
< 배달용 회전익기 >
도 1은 본 발명의 배달용 회전익기(1)의 개요를 나타낸 사시도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이 배달용 회전익기(1)는 복수의 회전 날개(12), 회전 날개(12)를 지지하는 복수의 암부(16)가 접속된 중심부(20)와, 복수의 암부(16)의 외주 방향, 단부에 설치된 복수의 회전 날개부(10)를 구비하고 있다. 중심부(20)에는 제어장치 등이 탑재된다. 또한, 배달용 회전익기(1)는 중심부(20)의 하부에 화물(L)을 적재하기 위한 제1탑재부(30)와, 중심부(20)의 상부에 배터리, GPS 안테나 등을 탑재하기 위한 제2탑재부(40)를 구비하고 있다.
도 1에 나타난 배달용 회전익기(1)는 암부를 4개 구비하고 있지만 암부의 개수는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 배달용 회전익기(1)의 암부를 6개, 8개, 12개 등의 암부를 설치할 수도 있다. 본 발명의 배달용 회전익기(1)가 안정적으로 비행하고 또한 중량이 큰 화물을 배달하는 경우에는 암부의 수는 6개 이상인 것이 바람직하다. 실시형태 1에서는 가장 간단 용이한 회전익기인 4개의 암부를 구비하고 있는 배달용 회전익기(1)를 설명한다.
배달용 회전익기(1)의 중심부(20)는 상기 배달용 회전익기(1)를 바로 위에서 본 경우에 암부(16)의 선단부를 연결하여 형성되는 원환 내의 중심에 위치하고 있다. 중심부(20)는 평판으로 구성된 평면 형상이 원반 형상을 하고 있다. 중심부(20)의 측면으로부터 암부(16)의 선단부를 연결하여 형성되는 원환의 외주 방향을 향하여 4개의 암부(16A~16D)가 연장되어 있다. 4개의 암부(16A~16D)는 상기 원환에 있어서 등 간격(等間隔)이 되도록 4방향으로 설치되어 있다. 4개의 암부(16A~16D)는 인접하는 암부의 간격이 90°가 되도록 설치되어 있다. 또한, 암부(16)는 직선 형상을 가지고 있어도 설계상의 관점에서 직선 형상을 기조(基調)로 하여 절곡된 형상을 가질 수도 있다.
암부(16A~16D)는 각각 대응하는 회전 날개부(10A~10D)를 지지하고 있는 부재이다. 암부(16A~16D)를 안정적으로 하기 위해 중심부(20)의 측면에서 암부(16)의 단부를 연결하여 형성되는 원환의 외주를 원환 형상의 부재 등의 프로펠러 가드(도시 생략)를 이용하여 연결할 수도 있다. 상기 원환 형상의 측면에는 회전익기의 비행 상태를 나타내기 위해 LED 등의 발색체를 설치할 수도 있다.
암부(16A~16D)는 동일한 구조를 구비하고 있으므로 주로 암부(16A)의 구조를 설명한다. 중심부(20)에서 보아 외주 방향이 되는 암부(16A)의 선단부에는 회전 날개부(10A)가 설치되어 있다. 회전 날개부(10A)는 회전 날개(12A)와 동력부(14A)를 구비하고 있다. 회전 날개(12A)는 동력부(14A)로부터의 출력을 받아 회전한다. 회전 날개(12A)가 회전함으로써 배달용 회전익기(1)를 출발지로부터 이륙시켜 수평 이동시켜서 목적지에 착륙시키기 위한 추진력이 발생한다. 또한, 회전 날개(12A)는 우측 방향으로의 회전, 정지 및 좌측 방향으로의 회전이 가능하다.
동력부(14A)는 회전 날개(12A)를 회전시키기 위한 구동장치이다. 동력부(14A)로서는, 회전 날개(12A)를 구동시킬 수 있는 수단이면, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 내연 엔진, 전기 모터 등일 수도 있다. 동력부(14A~14D)는 회전 날개(12A~12D)에 각각 대응하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 회전 날개(12A)는 회전 날개(12C)와 대각선상으로 마주보고 있으며, 같은 회전 방향으로 회전하고 있다. 회전 날개(12B)는 회전 날개(12D)와 대각선상으로 마주 보고 있으며, 동일한 회전 방향으로 회전하고 있다. 회전 날개(12A)와 회전 날개(12B)의 회전 방향은 다르다. 예를 들면, 회전 날개(12A)를 구동하는 동력부(14A)를 우측 회전용 전기 모터로 하고, 회전 날개(12B)를 구동하는 동력부(14B)를 좌측 회전용 전기 모터로 할 수도 있다.
배달용 회전익기(1)는 제1탑재부(30)를 구비하고 있다. 제1탑재부(30)는 중심부(20)에서 보아 아래쪽에 위치하고 있다. 제1탑재부(30)는 화물(L)을 적재할 수 있다. 제1탑재부(30)는 적재된 화물(L)의 위치 및 상기 화물(L)의 상태를 유지할 수 있도록 항상 연직 하향으로 그 형태를 유지한다. 제1탑재부(30)는 화물(L)을 수납할 수 있으면 특별히 제한되는 것은 아니다. 제1탑재부(30)에 적재되는 화물(L)은 기울어지거나 적재된 위치가 변경되거나 하면 바람직하지 않은 화물이다. 이로 인해 제1탑재부(30)는 항상 안정된 위치를 유지하고 있지 않으면 안 된다.
또한, 제1탑재부(30)는 서포트 모터(도시 생략)를 구비하고 있을 수도 있다. 서포트 모터를 설치함으로써 더욱 안정적으로 제1탑재부(30)에 적재된 화물(L)의 상태를 유지할 수 있다.
제1탑재부(30)는 제거 가능한 수납 박스(30a)와 수납 박스(30a)를 장착하기 위한 장착부(30b)를 구비할 수도 있다. 수납 박스(30a)를 배달처에서 인도 가능한 경우에는 화물(L)의 배달이 완료된 후, 제1탑재부(30)의 장착부(30b)에서 수납 박스(30a)를 제거하여 제1탑재부(30)를 장착부(30b)만으로 할 수도 있다. 또한, 수납 박스(30a)로 바꾸어서 네트 등의 간단 용이한 화물 보관 유지 수단(도시 생략)을 채용할 수도 있다.
수납 박스(30a)는 상기 박스 내의 온도를 유지하기 위해 보온 또는 보냉할 수 있는 구조를 채용하고 있어도 된다. 수납 박스(30a)는 상기 박스의 측면에 수납용 덮개를 구비할 수도 있다. 예를 들면, 수납 박스용 덮개는 수납 박스(30a)에 설치된 홈부(도시 생략)에 끼워 맞춰서 슬라이딩 할 수 있는 타입의 덮개일 수도 있다.
배달용 회전익기(1)는 제2탑재부(40)를 구비하고 있다. 제2탑재부(40)는 중심부(20)에서 보아 반대측이 되는 위쪽에 위치하고 있다. 제2탑재부(40)는 주로 배달용 회전익기(1)를 구동, 제어시키기 위해 필요한 부재, 장치를 탑재한다. 필요한 부재, 장치로서는, 예를 들면, 구동 배터리, 조종자가 조작하는 송신기로부터의 신호를 수신하기 위한 수신기, 제어장치, 적외선 센서, 측위용의 신호를 수신하는 GPS 안테나 등을 들 수 있다.
제어장치에는 회전익기의 위치 및 방향을 계측하기 위한 센서, 회전익기의 속도, 가속도를 계측하기 위한 센서, 회전 날개의 회전 방향 및 회전수를 계측하기 위한 측정기, 회전익기의 중량, 화물 적재시의 부하(페이로드)를 계측하기 위한 측정기, 중앙 연산 처리 장치(CPU) 등이 포함된다.
배달용 회전익기(1)는 중심부(20)를 중심으로 하여 아래쪽에 제1탑재부(30), 위쪽에 제2탑재부(40)를 구비하고 있다. 중심부(20)와 제1탑재부(30)는 제1지지부재(24)를 통하여 연결되어 있다. 중심부(20)와 제2탑재부(40)는 제2지지부재(26)를 통하여 연결되어 있다. 중심부(20)의 바로 아래에는 중심부(20)의 하면에 접촉하도록 하여 접속부(22)가 설치되어 있다. 접속부(22)는 중심부(20)의 하면과 제1지지부재(24)의 사이에 설치되어 있다.
예를 들면, 접속부(22)는 2축 짐벌(gimbal) 구조를 구비한 중공 부재일 수도 있다. 또한, 접속부(22)는 금속구에 둥근 봉을 부착한 폴 스터드와 상기 볼 스터드에 구면(球面) 접촉하는 소켓(22a)으로 구성되어 있는 폴 조인트 등의 부재일 수도 있다. 접속부(22)는 2축 짐벌 구조를 가지므로 임의의 방향으로 요동한다. 접속부(22)는 구면을 따라 임의의 방향으로 요동한다. 접속부(22)가 임의의 방향으로 요동함에 따라 중심부(20)가 임의로 요동한다. 중심부(20)에 장착된 암부(16A~16D)에 의해 형성되는 평면은 일정한 각도를 가지고 기울어진다.
도 2는 배달용 회전익기(1)의 측면도이다. 도 2는 도 1에 나타낸 배달용 회전익기(1)를 X방향에서 본 측면도이다. 도 3은 도 2에 나타낸 배달용 회전익기(1)의 암부(16)가 기울어진 양태를 나타낸 모델도이다.
도 3은 암부(16A~16D)에 의해서 형성되는 평면이 기울어져 있는 형태를 나타내는 모델도이다. 배달용 회전익기(1)는 접속부(22)를 암부(16A~16D)에 의해서 형성되는 평면을 기울어지도록 할 수 있다. 도 3에 나타낸 배달용 회전익기(1)는 접속부(22)가 좌측 방향으로 기울어짐으로써 암부(16A)를 아래쪽에 위치시키고, 암부(16B)를 위쪽에 위치시킬 수 있다. 또한, 배달용 회전익기(1)의 접속부(22)가 좌측 방향으로 기울어지는 경우에는 회전 날개(12A 및 12D)의 회전수를 회전 날개(12B 및 12C)의 회전수보다도 작아지도록 설정할 수도 있다.
배달용 회전익기(1)는 복수의 회전 날개가 회전함으로써 발생하는 양력의 중심점(Cf)과 상기 회전익기의 중력의 중심점(Cg)이 접속부(22)의 중심점(C)과 일치하도록 제어되어 있다. 접속부(22)는 중심점(C)을 가지고 있다. 접속부(22)의 중심점(C)은 화물을 탑재한 경우의 배달용 회전익기(1)의 중력의 중심점(Cg)이다. 도 4는 배달용 회전익기(1)의 중력의 중심점(Cg)을 나타낸 모델도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이 상기 중심점(Cg)은 제1지지부재(24)와 제2지지부재(26)에 의해서 형성되는 지지부재상에 설정된다. 도 4에 있어서, 상기 중심점(Cg)은 우측에 존재하는 제1탑재부(30), 제1탑재부(30)에 적재된 화물(L), 제1지지부재(24) 등에 의해 발생하는 중량과, 좌측에 존재하는 제2탑재부(40), 제2탑재부(40)에 탑재된 부재, 제2지지부재(26) 등에 의해 발생하는 중량의 균형을 고려해서 결정된다. 또한, 도 4는 시소의 균형을 이미지화한 모델도이다.
상기 중량의 균형을 고려하여 제1지지부재(24)와 제2지지부재(26)로 이루어지는 지지부재상의 지지 포인트가 중심점(Cg)이 된다. 중심점(Cg)은 제2탑재부(40)에 탑재된 중량 센서에 의해 우측과 좌측의 중량을 측정하고, 제2탑재부(40)에 탑재된 중앙 연산 장치(CPU)에 의해, 지지 포인트를 결정하여 상기 지지 포인트를 중심점(Cg)으로 한다.
동시에, 접속부(22)의 중심점(C)은 회전 날개(12A~12D)가 회전함으로써 배달용 회전익기(1)에 발생하는 양력의 중심점(Cf)이기도 하다. 상기 중심점(Cf)은 제2탑재부(40)에 탑재된 회전 날개 측정 센서에 의해 회전 날개의 회전수, 회전 방향 등을 측정하여 제2탑재부(40)에 탑재된 중앙 연산 장치(CPU)에 의해 결정된다.
배달용 회전익기(1)는 중력의 중심점(Cg)과 양력의 중심점(Cf)을 일치시키도록 접속부(22)의 중심점(C)을 제어하고 있다. 즉, 배달용 회전익기(1)는 중력의 중심점(Cg)과 양력의 중심점(Cf)을 중심점(C)에서 일치시키고 있다. 이로 인해 양력의 중심점(Cf)의 주위에는 제1지지부재(24), 제1탑재부(30), 제1탑재부(30)에 적재된 화물(L) 등에 의한 중력에 기인하는 회전 모멘트는 발생하지 않는다. 배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기에 걸리는 중력과 양력에 착안하여 중력에 기인하는 회전 모멘트를 억제함으로써 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 같은 회전수로 유지할 수 있다.
제1기술적 특징으로서 배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기에 걸리는 연직 상향의 상승 기류에 대항할 수 있다. 즉, 배달용 회전익기(1)는 목적지 상공에 도착 후, 고층 빌딩 등에 의한 상승 기류를 받아도 상기 회전익기 자체가 불안정하게 되는 일없이 안정적으로 목적지에 착륙할 수 있다.
배달용 회전익기(1)는 목적지 상공에 도착 후, 고층 빌딩 등에 의한 상승 기류에 대항하기 위해 상기 회전익기의 중력 중심을 아래쪽으로 이동시킨다. 배달용 회전익기(1)의 중력 중심을 아래쪽으로 이동시킴으로써 상승 기류에 대항할 수 있다. 배달용 회전익기(1)의 중력 중심을 아래쪽으로 이동시키기 위해서는 제1지지부재(24)를 아래쪽 방향으로 신장하도록 제1지지부재(24)의 길이를 변화시킨다. 제1지지부재(24)의 길이는 배달용 회전익기(1)가 구비하고 있는 조절기구(242)에 의해서 신장된다. 아울러, 제2탑재부(40)를 중심부(20)의 방향으로 이동시켜 제2지지부재(26)와 중심부(20)의 거리를 짧게 설정한다.
조절기구(242)로서는 제1지지부재(24)의 길이를 변화시킬 수 있는 구조를 가지고 있으면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 조절기구(242)는 신축성을 구비한 통체(筒體) 구조를 가질 수도 있다. 제1지지부재(24)는 제1지지부재(24a)와 제1지지부재(24b)로 구성된다. 제1지지부재(24a)를 외통으로 하고, 제1지지부재(24b)를 내통으로 하여 제1지지부재(24a)의 내부에 제1지지부재(24b)를 수납한다. 제1지지부재(24b)는 제1지지부재(24a)에 대해서 아래 방향으로 슬라이딩 할 수 있어 제1지지부재(24a) 내부의 소정의 위치에 있어서 고정된다.
또한, 조절기구(242)로서는 다음과 같은 구조를 채용할 수도 있다. 제1지지부재(24a)에 대해서, 제1지지부재(24b)를 아래 방향으로 슬라이딩시키기 위해 제1지지부재(24b)를 제1지지부재(24a)의 측면 외벽에서 제1지지부재(24b)의 내벽으로 향하여 내벽까지 관통하는 핀에 의해 핀 고정을 행할 수도 있다.
제1지지부재(24b)를 아래쪽으로 슬라이딩시켜서 제1지지부재(24)를 신장할 때는 상기 핀을 뽑아 냄으로써 제1지지부재(24a)의 내부에 있어서 핀 고정되어 있는 제1지지부재(24b)를 아래쪽으로 슬라이딩할 수 있다. 그 결과, 제1지지부재(24)의 길이를 신장시킬 수 있다. 이 결과, 배달용 회전익기(1)의 중력 중심을 아래쪽으로 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 조절수단(242)은 외통과 내통으로 이루어지는 2개의 지지부재로 구성되어 있지만, 추가로 상기 내통의 내부에 내통을 설치하여 3개 이상의 지지부재로 구성될 수도 있다.
신장한 후의 제1지지부재(24)의 길이는 적절하게 설정할 수 있다. 신장한 후의 제1지지부재(24)의 길이는 회전익기(1)의 중량, 제1탑재부(30)에 적재되는 화물(페이로드) 등을 감안하여 결정된다. 예를 들면, 소정의 화물을 적재하고 있는(페이로드) 회전익기가 상승 기류를 받은 경우에 실행하는 하향 방향으로의 중력 중심 이동을 실행하기 위해 필요하게 되는 신장한 후의 제1지지부재(24)의 길이를 설정한다.
제1지지부재(24)는 배달용 회전익기(1)의 중량, 제1탑재부(30)에 적재되는 화물(페이로드) 등을 감안하여 적절하게 선택된다. 배달용 회전익기(1)가 상승 기류를 받은 경우에 필요하게 되는 신장한 후의 제1지지부재(24)의 길이, 그 구조를 설정할 수 있다.
또한, 조절기구(242)로서는 예를 들면, 광학 기기 등에 있어서의 핀트 맞춤에 이용되는 랙 앤 피니언(rack and pinion), 스티어링 기어(steering gear) 기구를 채용할 수도 있다.
배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기의 중력 중심을 아래쪽으로 이동시키는 것에 더하여 회전 날개의 회전수를 변화시킬 수도 있다. 여기에서 「회전수를 변화시킨다」란, 일정한 방향으로 회전하고 있는 회전 날개의 회전수를 작게 하는 것, 회전 날개의 회전을 정지하는 것, 회전 방향을 역회전으로 하는 것이 포함된다. 이와 같이 회전 날개의 회전수를 변화시킴으로써 배달용 회전익기(1)의 중력을 발생시켜 상승 기류에 대항할 수 있다.
제2기술적 특징으로서 배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기로부터 화물을 분리한 후라도 균형을 잃는 일은 없다. 그 결과, 배달용 회전익기(1)는 전도, 추락하는 일이 없다. 그 이유는 배달용 회전익기(1)가 상기 회전익기로부터 화물을 분리하기 전에 이미 상기 회전익기의 중력 중심을 아래 방향으로 이동시키고 있기 때문이다.
일반적인 회전익기가 화물을 적재하고 있는 경우, 상기 화물이 상기 회전익기로부터 분리됨으로써 상기 회전익기의 중력 중심은 크게 위쪽으로 이동한다. 그 결과, 일반적인 회전익기는 균형을 크게 잃고 전도, 추락하여 버린다.
그러나 본 발명의 배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기(1)로부터 화물이 분리됨으로써 상기 회전익기의 중력 중심이 위 방향으로 이동하는 경우라도, 이미 제1지지부재(24)의 길이를 아래 방향으로 신장하고 있으므로, 상기 회전익기의 중력 중심은 이동하지 않는다. 배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기(1)로부터 화물이 분리됨으로써 발생하는 위 방향으로의 중력 중심의 이동을 아래 방향으로의 중력 중심의 이동에 의해 상쇄하고 있다.
즉, 본 발명의 배달용 회전익기(1)는 제1지지부재(24)를 아래 방향으로 신장함으로써 그 중력 중심을 아래쪽으로 이동하여 상승 기류에 대항할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 회전익기로부터 화물을 분리한 직후의 위쪽으로의 중력 중심의 이동을 상쇄할 수 있다.
배달용 회전익기(1)의 제1지지부재(24)는 상기 제1지지부재(24)상에 있으며, 제1탑재부(30)의 장착부(30b)의 위쪽에서 제1지지부재(24)의 아래쪽에 위치하는 사이에 관절부(28)를 구비하고 있다. 관절부(28)는 상기 관절부(28)를 지점으로 하여 제1지지부재(24)가 배달용 회전익기(1)의 진행 방향에 대해서 절곡되도록 회전할 수 있다. 관절부(28)가 절곡되는 각도는 특별히 한정되지 않는다. 배달용 회전익기(1)가 비행할 때의 조건에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 제1지지부재(24)가 진행 방향으로 90°절곡된 상태가 되어도 제1탑재부(30)는 항상 연직 방향 하향으로 현수(懸垂)되어 유지된다. 제1탑재부(30)에 적재된 화물(L)은 출발 지점에 있어서의 위치, 상태를 유지하면서 목적지까지 배달된다.
관절부(28)는 중심부(20)에 탑재된 제어장치로부터의 신호에 의해서 구동한다. 관절부(28)는 제어장치로부터의 신호를 수신하여 관절부(28)에 구비된 구동 모터(도시 생략)에 의해 관절부(28)를 지점으로 하여 제1지지부재(24)를 절곡한다. 또한, 관절부(28)는 로크 기구를 구비하고 있다. 제1지지부재(24)는 배달용 회전익기(1)이 비행할 때의 조건에 따라 적절하게 설정된 각도(예를 들면, 90°)를 유지하여 절곡된 위치에서 로크 기구로 고정된다.
또한, 관절부(28)는 예를 들면, 제1지지부재(24)가 진행 방향으로 90°절곡된 위치에서 로크 기구에 의해 고정된 후, 진행 방향과 역방향으로 90°로 회전하여 처음 상태로 돌아갈 수 있다. 관절부(28)가 처음 상태로 돌아간 경우에는 제1지지부재(24)는 연직 상향 방향으로 되어 제1지지부재(24)와 제2지지부재(26)는 직선상에 존재하는 배치가 된다.
< 배달용 회전익기의 비행 형태 >
이하, 본 발명의 배달용 회전익기(1)의 비행 형태에 대해서 설명한다. 다음의 설명에서는 배달용 회전익기(1)의 비행 형태를 루트 A "출발지에서 목적지까지"와, 루트 B "목적지에서 출발지까지"라는 2개의 루트a로 나누어서 설명한다.
(루트 A "출발지에서 목적지까지")
루트 A는 화물(L)을 적재한 배달용 회전익기(1)가 출발지를 이륙하여 목적지에 착륙하고, 목적지에서 화물(L)을 탑재한 배달용 회전익기(1)로부터 화물(L)을 하역하여 화물(L)의 배달(택배)을 완료할 때까지의 비행 루트이다. 또한, 배달 회전익기(1)의 비행 루트 및 그 고도는 제2탑재부(40)가 구비하고 있는 GPS 안테나, 적외선 센서에 의해 상시 측정된다.
도 5는 배달용 회전익기(1)가 출발지를 이륙하여 공중 정지(호버링)하고, 수평 이동 태세를 완료할 때까지의 비행 형태를 나타낸 모델도이다. 출발지에 있어서, 배달용 회전익기(1)의 제1탑재부(30)에 배달되는 화물(L)이 적재된다. 상기 화물(L)은 제1탑재부(30)로 되어 있는 수납 박스(30a)의 내부에 수납된다. 화물(L)은 상기 수납 박스(30a) 내에서 이동하지 않도록 고정된다. 화물(L)이 제1탑재부(30)로 되어 있는 수납 박스(30a)에 수납된 후는 화물(L)이 외부 공기와 접촉하지 않도록 수납 박스(30a)의 측면에서 덮개에 의해 덮개 닫음을 할 수도 있다.
조종자는 조작부를 구비한 무선 제어(radio control)용의 송신기를 조작하여 회전 날개부(10A~10D)의 동력부(14A~14D)의 출력을 상승시켜서 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 증가시킨다. 회전 날개(12A~12D)가 회전함으로써 배달용 회전익기(1)를 부상시키기 위해 필요한 양력이 연직 상향으로 발생한다. 상기 양력이 배달용 회전익기(1)에 작용하는 중력을 초과하면 배달용 회전익기(1)는 지면에서 벗어나 출발지를 이륙한다.
(A) 공중 정지(호버링)
배달용 회전익기(1)는 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 증가시킴으로써 상승한다. 그 후, 배달용 회전익기(1)는 상승을 계속하여 일정한 고도에 도달한다. 일정한 고도에 도달한 배달용 회전익기(1)는 상기 고도에서, 공중 정지(호버링)를 실행한다. 상기 고도는 배달용 회전익기(1)의 비행 루트, 고층 빌딩 등의 건축물의 높이, 배달용 회전익기(1)에 적용되는 항공법 등에 의해서 적절하게 결정된다. 조종자는 다양한 조건을 감안하여 배달용 회전익기(1)가 공중 정지(호버링)를 실행하는 고도를 미리 설정할 수도 있다.
배달용 회전익기(1)에 걸리는 중량과, 회전 날개(12A~12D)의 회전에 의해서 배달용 회전익기(1)에 발생하고 있는 양력이 역학적으로 어울리고 있기 때문에 상기 회전익기는 공중 정지(호버링)할 수 있다. 회전 날개(12A~12D)의 회전수는 일정 레벨로 유지되고 있다. 공중 정지(호버링)는 배달용 회전익기(1)가 수평 이동 태세의 준비를 개시하기 위해 실행된다. 또한, 도 5에 있어서, 배달용 회전익기(1)가 회전 공중 정지(호버링)를 하고 있을 때의 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 10단계(레벨 (1)~(10)) 중, 레벨 (6)으로 하고 있다.
(B) 암부 경사
공중 정지(호버링)를 하고 있는 배달용 회전익기(1)의 암부(16)는 수평을 유지하고 있으며, 수평 방향에 대해서 경사져 있지 않다. 그 후, 상기 암부(16)는 배달용 회전익기(1)의 진행 방향에 대해서, 전방의 회전 날개인 회전 날개(12A, 12D)가 후방의 회전 날개인 회전 날개(12B, 12C)보다도 낮은 위치가 되도록 하여 앞이 처지게 경사진다. 상기 암부(16)가 앞이 처지게 경사질 때는 전방의 회전 날개(12A, 12D)의 회전수를 후방의 회전 날개(12B, 12C)의 회전수보다도 작게 하여 후방의 회전 날개(12B, 12C)의 회전수를 크게 한다. 또한, 도 5에 있어서 배달용 회전익기(1)가 암부(16)를 경사시킬 때에 전방이 되는 회전 날개(12A와 12D)의 회전수를 레벨 (4)로 하고, 후방이 되는 회전 날개(12B와 12C)의 회전수를 레벨 (6)으로 하고 있다.
(C) 회전 날개의 회전수 조정
다음에, 배달용 회전익기(1)는 공중 정지(호버링)를 한 채 암부(16)를 경사시킨 후, 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 조정한다. 배달용 회전익기(1)는 암부(16)가 경사져 있는 경우라도 모든 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 동일하게 할 수 있다.
그 이유는 본 발명의 배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기(1)의 중력의 작용점이 접속부(22)로 되어 있고, 상기 접속부(22)가 상기 배달용 회전익기(1)의 양력의 중심점이 되도록 설계되어 있기 때문이다. 즉, 배달용 회전익기(1)의 중력의 중심점은 상기 배달용 회전익기(1)의 양력의 중심점으로 되어 있는 접속부(22)의 중심점과 물리적으로 완전하게 일치하고 있기 때문이다. 또한, 도 5에 있어서, 배달용 회전익기(1)이 회전 날개의 회전수를 조정한 후의 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 레벨 (5)로 하고 있다.
(D) 수평 이동 태세로의 이행
다음에, 배달용 회전익기(1)는 관절부(28)를 지점으로 하여 제2탑재부(40)가 진행 방향에 대해서 최선단부가 되도록 제2지지부재(26) 및 제1지지부재(24)를 좌측 방향으로 90°회전시킨다. 관절부(28)는 제2탑재부(40)가 좌측 방향으로, 예를 들면 90°회전한 위치에서 정지하여 상기 위치에서 로크 기구 등에 의해서 고정된다. 배달용 회전익기(1)는 관절부(28)가 지점으로서 회전하는 것만으로 제1탑재부(30)의 방향을 항상 연직 하향으로 유지하고 있다. 이로 인해, 제1탑재부(30)에 적재되어 있는 화물(L)이 기울거나 하는 일이 없다.
이와 같은 배달용 회전익기(1)의 형태가 수평 이동 태세이다. 그리고 배달용 회전익기(1)는 수평 이동 태세를 유지하면서 출발지의 상공에서 목적지 상공까지의 거리를 수평 이동한다. 수평 이동 태세는 배달용 회전익기(1)기 비행 중, 가장 긴 시간 채용하는 비행 태세이다.
(E) 수평 이동 태세
배달용 회전익기(1)는 암부(16)를 경사시킴으로써 진행 방향으로 앞이 처지는 상태에서 앞쪽으로 경사지는 자세를 유지하며, 또한 암부(16)가 탑재시키고 있는 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 동일하게 할 수 있다. 배달용 회전익기(1)는 진행 방향에 대해서 후방의 회전 날개(12B, 12C)의 회전수를 전방의 회전 날개(12A, 12D)의 회전수보다도 많게 할 필요는 없다. 암부(16)가 진행 방향에 대해서 앞이 처지는 상태에서 앞쪽으로 경사지는 자세를 유지하고 있음으로써 배달용 회전익기(1)가 수평 이동하여 목적지 상공까지 도달할 때까지 그 공기 저항을 현저하게 감소시킬 수 있다.
본 발명의 배달용 회전익기(1)는 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 동일하게 할 수 있다. 즉, 배달용 회전익기(1)는 진행 방향에 대해서 후방의 회전 날개(12B, 12C)의 회전수를 전방의 회전 날개(12A, 12D)의 회전수보다도 많게 할 필요는 없다.
따라서, 후방의 회전 날개(12B, 12C)의 동력부(14B, 14C)의 출력을 올릴 필요도 없다. 그 결과, 배달용 회전익기(1)가 구비하고 있는 회전 날개(12A~12D)의 동력부(14A~14D)가 모터인 경우에는 모터 부하를 분산할 수 있다. 이로 인해, 특정의 회전 날개의 동력부가 발열 등에 의해서 고장 날 가능성이 작아진다. 또한, 배달용 회전익기(1)는 모터 부하를 분산시킴으로써 연비를 향상시킬 수 있다. 모터 부하를 분산시킴으로써 모터 효율이 낮은 모터가 존재하지 않게 된다. 이와 같이 배달용 회전익기(1)는 배터리로의 부담을 경감할 수 있는 것으로부터, 배터리의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배달용 회전익기(1)는 수평 이동할 때에는 제2탑재부(40)가 진행 방향에 대해서 최선단부로 되어 있다. 배달용 회전익기(1)의 수평 이동 태세는 거의 직선이라고 할 수 있다. 배달용 회전익기(1)가 수평 이동할 때의 공기 저항을 큰 폭으로 감소시킬 수 있다.
즉, 배달용 회전익기(1)는 제1지지부재(24)와 제2지지부재(26)를 직선상에 배치하고, 한편, 회전 날개(12)가 탑재된 암부(16)를 경사시켜서 상기 회전익기로서 앞쪽으로 경사지는 자세를 유지함으로써 진행 방향에 대한 투사 면적을 큰 폭으로 경감할 수 있다.
이와 같은 배달용 회전익기(1)의 비행 태세는 상기 회전익기의 비행 속도를 향상시키는 것 및 상기 회전익기의 연비를 향상시키는 것에 공헌한다.
이와 같이 배달용 회전익기(1)는 수평 이동 속도의 비행 속도를 향상시킬 수가 있어 적재 가능한 화물(페이로드)의 범위를 확장할 수 있다. 또한, 배달용 회전익기(1)는 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 동일하게 할 수 있는 것으로부터 연비의 향상을 도모할 수 있다.
(F) 지지부재의 회전
도 6은 배달용 회전익기(1)가 수평 이동 태세를 채용하여 수평 이동해서 목적지 상공에 도착 후, 착륙 태세를 완료할 때까지의 모델도이다. 배달용 회전익기(1)는 관절부(28)를 지점으로 하여 제2탑재부(40)가 연직 상향이 되도록 제2지지부재(26) 및 제1지지부재(24)를 우측 방향으로 90°회전시킨다. 관절부(28)는 제2탑재부(40)가 우측 방향으로 90°회전한 위치에서 정지하고 나서 상기 위치에서 로크 기구 등에 의해 고정된다. 배달용 회전익기(1)는 관절부(28)가 지점으로서 제2지지부재(26) 및 제1지지부재(24)가 회전하는 것만으로 제1탑재부(30)의 방향을 연직 하향으로 유지하고 있다. 이로 인해, 제1탑재부(30)에 적재되어 있는 화물(L)이 기울거나 하는 일이 없다.
또한, 도 6에 있어서, 배달용 회전익기(1)가 지지부재의 회전한 후의 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 레벨 (5)로 하고 있다.
(G) 암부 수평
제2탑재부(40)가 연직 상향으로 된 배달용 회전익기(1)는 암부(16)가 진행 방향에 대해서 앞이 처지게 되어 있다. 상기 암부(16)는 앞이 처지게 되어 있는 회전 날개(12A, 12D)의 회전수를 크게 하여 뒤가 올라가게 되어 있는 회전 날개(12B, 12C)의 회전수의 회전수를 작게 함으로써 암부(16)를 수평으로 유지한다. 그 결과, 회전 날개의 회전수는 모두 동일하게 된다. 배달용 회전익기(1)는 고층 빌딩의 높이에 상당하는 고도(H)에서 목적지로의 착륙 태세를 취한다.
또한, 도 6에 있어서, 배달용 회전익기(1)의 암부(16)가 수평 태세를 개시할 때의 회전 날개(12A, 12D)의 회전수를 레벨 (6)으로 하고, 회전 날개(12B, 12C)의 회전수를 레벨 (4)로 하고 있다. 도 7은 배달용 회전익기(1)가 목적지로의 착륙 태세를 취한 후, 제1지지부재(24)를 신장하기 전의 상태와 제1지지부재(24)를 신장한 후의 상태를 나타낸 모델도이다. 도 7의 (a)에 있어서, 제1지지부재(24)는 조절수단(242)을 구비하고 있다. 조절수단(242)과 관절부(28)의 사이에 존재하는 제1지지부재를 "244"로 하고, 그 길이를 "11"로 한다. 이미 설명한 바와 같이, 제1지지부재(24)는 외통이 되는 제1지지부재(24a)에 대해서, 내통이 되는 제1지지부재(24b)로 구성되어 있다. 조절수단(242)을 조작함으로써 제1지지부재(24a)에 수납되어 있는 제1지지부재(24b)가 아래 방향으로 돌출하여 고정된다.
또한, 조절수단(242)이 나사 구조인 경우에는 상기 나사를 풀 수도 있다. 조절수단(242)이 핀 고정 구조인 경우에는 상기 핀을 뽑아 낼 수 있다.
도 7의 (b)에 있어서, 제1지지부재(24)는 조절수단(242)과 관절부(28)의 사이에 존재하는 제1지지부재(24)를 가지고 있으며, 그 길이는"12"로 되어 있다. 조절수단(242)을 조작하면, 제1지지부재(24b)가 아래 방향으로 돌출하여 고정된다. 그 결과, 내통으로 되어 있는 제1지지부재(24b)의 길이만큼 제1지지부재(24)의 길이는 신장한다.
도 8은 배달용 회전익기(1)가 고층 빌딩 등에 의한 상승 기류를 받아서 목적지에 착륙하고, 화물(L)을 하역하여 화물(L)의 배달을 완료할 때까지의 모델도이다. 배달용 회전익기(1)는 고층 빌딩 등에서 발생하는 상승 기류의 영향을 받는다. 배달용 회전익기(1)는 아래쪽에서 위쪽으로 향하여 불어 올리는 상승 기류를 상기 회전익기의 아래쪽에서 받는다. 상승 기류는 배달용 회전익기(1)를 구성하는 제1탑재부(30)의 수납 박스(30a)의 바닥면, 암부(16)에 탑재되어 있는 회전 날개를 직격한다. 도 8에 있어서, 목적지는 목적 지표여도 좋고, 고층 빌딩에 설치된 배달용 회전익기(1) 전용의 택배 헬리포트일 수도 있다.
일반적인 회전익기에 상승 기류에 의한 상향의 힘이 걸리면, 회전익기는 균형을 잃고 추락한다. 그러나, 배달용 회전익기(1)는 상승 기류에 의한 상향의 힘이 걸리기 전의 단계에서 제1지지부재(24)를 연직 하향으로 신장한다. 배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기의 중력 중심을 낮춘다. 배달용 회전익기(1)의 중력 중심을 낮춤으로써 상승 기류에 의해 배달용 회전익기(1)에 걸리는 상향의 힘을 상쇄할 수 있다.
배달용 회전익기(1)는 상승 기류에 의해 발생하는 힘에 대항하기 위해 그 중력 중심을 낮춘다. 상기 중력 중심을 낮추기 위해 필요한 제1지지부재(24)의 길이는 상승 기류에 의해 발생하는 힘과의 관계에서 정해져 있다.
또한, 배달용 회전익기(1)는 상승 기류에 대항하기 위해 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 낮출 수도 있다. 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 낮춤으로써 배달용 회전익기(1)의 자중에 의한 중력이 발생한다. 배달용 회전익기(1)의 자중에 의한 중력은 상승 기류에 의해서 발생하는 힘에 대항할 수 있다. 또한, 배달용 회전익기(1)는 상승 기류에 의해서 발생하는 힘에 대항하기 위해 회전 날개(12A~12D)의 회전을 정지할 수도 있다. 회전 날개(12A~12D)의 회전을 정지함으로써 배달용 회전익기(1)에 자중에 의한 중력이 발생한다. 걸리는 연직 하향의 힘은 상승 기류에 의해서 발생하는 힘에 대항할 수 있다.
또한, 배달용 회전익기(1)는 상승 기류에 의해서 발생하는 힘에 대항하기 위해 암부(16)의 위치를 아래쪽으로 이동시킬 수도 있다. 암부(16)의 위치를 아래쪽으로 이동시키기 위해서는 접속부(22)를 아래쪽으로 이동시킨다.
이와 같이 본 발명의 배달용 회전익기(1)는 상기 배달용 회전익기(1)의 중력 중심을 낮추는 수단을 적절하게 조합하여 채택하는 것에 의해서도 고층 빌딩 등에서 발생하는 상승 기류에 의해서 발생하는 힘에 대항할 수 있다.
일반적인 회전익기는 상기 회전익기에 설정되어 있는 게인을 조정함으로써 회전익기의 균형을 유지하고 있다. 회전익기의 게인을 높게 설정하면, 회전익기에 걸리는 힘에 대항하여 안정적으로 회전익기의 자세를 유지할 수 있다. 그러나, 회전익기는 헌팅(hunting)을 발생하기 쉬워져 결과적으로 회전익기의 추락을 초래한다. 한편, 회전익기의 게인을 낮게 설정하면, 회전익기는 헌팅을 발생하기 어려워지지만, 회전익기에 걸리는 힘에 대항하여 안정적으로 회전익기의 자세를 유지할 수 없다. 그 결과, 상기 회전익기는 균형을 잃고 추락한다.
일반적인 회전익기는 그 비행 형태에 따라서 게인을 설정해야만 하기 때문에 조종자의 부담은 크다. 그러나, 본 발명의 배달용 회전익기(1)는 제1탑재부(30)를 지지하는 제1지지부재(24)의 길이를 연직 하향으로 신장함으로써 중력 중심을 하향에 이동시킴으로써 용이하게 상승 기류에 의해 발생하는 힘에 대응할 수 있다. 즉, 배달용 회전익기(1)는 그 게인을 한번만 조정하면 충분하고, 그 후, 게인을 다시 조정할 필요는 없다.
(화물의 분리·제거)
배달용 회전익기(1)는 목적지에 착륙하여 제1탑재부(30)에 적재되어 있는 화물(L)을 목적지에 내린다. 배달용 회전익기(1)와 화물(L)은 분리된다. 배달용 회전익기(1)와 화물(L)의 분리는 화물(L)이 적재되어 있는 수납 케이스(30a)를 제1탑재부(30)의 장착부(30b)로부터 제거함으로써 화물(L)을 목적지에 내려놓음으로써 실행된다.
통상, 배달용 회전익기(1)로부터 화물(L)이 분리된 직후는, 페이로드가 작아져 상기 회전익기(1)의 중력 중심은 위 방향으로 이동하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 배달용 회전익기(1)는 목적지 상공에 도착한 후, 상승 기류를 받기 전의 단계에서 제1지지부재(24)를 연직 하향으로 신장하고, 배달용 회전익기(1)는 상기 회전익기의 중력 중심을 아래 방향으로 낮추고 있다. 배달용 회전익기(1)로부터 화물이 분리됨으로써 상기 회전익기에 발생하는 위 방향으로의 중력 중심의 이동은 상기 회전익기의 아래 방향으로의 중력 중심의 이동에 의해 상쇄된다. 이와 같이, 배달용 회전익기(1)로부터 화물이 분리된 후라도 상기 회전익기의 중력 중심은 이동하지 않는다.
제1탑재부(30)로부터 수납 케이스(30a)가 분리된 후는 제1탑재부(30)는 장착부(30b)만으로 된다. 그리고, 배달용 회전익기(1)는 제1탑재부(30)에 적재되어 있던 화물(L)을 내린 상태에서 목적지를 출발하여 이륙한다. 배달용 회전익기(1)는 출발지를 목적지로 하여 이동한다.
(루트 B 「목적지에서 출발지까지」)
루트 B는 목적지에서 화물(L)을 분리한(하역한) 배달용 회전익기(1)가 목적지를 출발지로 하여 출발지까지 되돌아올 때까지의 비행 루트이다.
도 9는 화물을 떼어낸 배달용 회전익기(1)가 목적지에서 출발지까지 이동할 때까지의 비행 형태를 나타낸 모델도이다. 조종자는 조종기를 조작하여 회전 날개부(10A~10D)의 동력부(14A~14D)의 출력을 상승시켜 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 증가시킨다. 회전 날개(12A~12D)가 회전함으로써 배달용 회전익기(1)를 부상시키기 위해 필요한 양력이 발생한다. 상기 양력이 배달용 회전익기(1)에 작용하는 중력을 초과하면 배달용 회전익기(1)는 지면을 벗어나 목적지를 이륙한다.
(A') 공중 정지(호버링)
배달용 회전익기(1)는 루트 A와 같은 경로를 역방향으로 비행하여 출발지로 되돌아간다. 기본적으로 루트 B에 있어서, 배달용 회전익기(1)의 비행 형태는 루트 A와 마찬가지이다. 루트 B에 있어서, 제1탑재부(30)에 화물을 탑재하고 있지 않으므로 배달용 회전익기(1)의 중력 중심(Cg)은 연직 상향으로 이동하고 있다. 이로 인해, 조종자는 배달용 회전익기(1)가 루트 B를 비행하기 위해 루트 A에서 이용한 게인과 다른 새로운 게인을 설정할 수도 있다.
루트 B에 있어서, 배달용 회전익기(1)는 상승하여 일정한 고도에 도달한다. 루트 B에 있어서, 루트 A와 다른 고도를 다시 설정할 수도 있다. 상기 고도에 도달한 배달용 회전익기(1)는 공중 정지(호버링)를 실행한다.
(B') 암부 경사
공중 정지(호버링)를 하고 있는 배달용 회전익기(1)의 암부(16)는 전방의 회전 날개(A)를 후방의 회전 날개(B)보다도 낮은 위치로 하여 앞이 처지게 경사한다. 그 후, 배달용 회전익기(1)는 공중 정지(호버링)를 한 채 암부(16)를 경사시킨 후, 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 조정한다.
(C')~(E') 회전수 조정, 수평 이동 태세 등
다음에, 배달용 회전익기(1)는 관절부(28)를 시점으로 하여 제2탑재부 (40)가 진행 방향에 대해서 최선단부가 되도록 제2지지부재(26) 및 제1지지부재(24)를 좌측 방향으로 90°회전한다. 이와 같은 배달용 회전익기(1)의 비행 형태가 루트 B에 있어서의 수평 이동 태세이다. 배달용 회전익기(1)는 수평 이동 태세를 유지하면서 목적지의 상공에서 출발지 상공까지의 거리를 수평 이동한다.
본 발명의 배달용 회전익기(1)는 암부(16)를 경사시킴으로써 진행 방향에 대해서 앞이 처지게 되어 있는 앞쪽으로 경사지는 자세를 유지하며, 한편 암부(16)의 탑재시키고 있는 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 동일하게 할 수 있다. 배달용 회전익기(1)는 수평 이동할 때에는 제2탑재부(40)가 진행 방향에 대해서 최선단부로 되어 있으며, 제2지지부재(26) 및 제1지지부재(24)가 직선으로 되어 있는 구조를 채용하고 있다. 배달용 회전익기(1)는 수평 이동할 때의 공기 저항을 큰 폭으로 감소시킬 수가 있다. 게다가, 루트 B에 있어서는 제1탑재부(30)에 화물(L)이 적재되어 있지 않기 때문에 배달용 회전익기(1)의 총 중량이 가벼워지고 있다. 이로 인해, 배달용 회전익기(1)의 수평 이동 속도를 한층 향상시킬 수 있다.
배달용 회전익기(1)는 수평 이동을 해서 출발지 상공에 도착한다. 배달용 회전익기(1)는 출발지 상공에서 출발지에 착륙한다. 출발지에 있어서는, 통상, 상승 기류는 발생하고 있지 않지만 상승 기류 등에 의한 어떤 힘이 배달용 회전익기(1)에 걸린 경우에는 루트 A에서 설명한 바와 같은 중력 중심을 낮추는 조작을 행할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 배달용 회전익기(1)는 암부(16)가 접속부(22)를 중심으로 일정한 각도를 가지고 있는 경우라도 회전 날개(12A~12D)의 회전수를 동일하게 할 수 있으므로, 배달용 회전익기의 이동 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 배달용 회전익기(1)의 제1탑재부(30)에 의해 많은 화물을 적재할 수 있어 페이로드에 대응하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 배달용 회전익기(1)는 고층 빌딩 등에 의한 상승 기류를 받아도 상기 회전익기 자체가 경사지는 일없이 안정적으로 목적지에 착륙할 수 있어 화물을 상기 회전익기로부터 분리한 후라도 균형을 잃는 일이 없다.
[실시형태 2]
실시형태 2의 배달용 회전익기(1)는 회전익기의 기본 구조인 중심부(20)와 암부(16)에 래더(ladder) 프레임을 채용한 형태이다. 실시형태 2의 배달용 회전익기(1)는 4개의 알루미늄제의 중공(中空) 각재로 구성되는 래더 프레임을 기본 구조로 하고 있다.
래더 프레임의 중앙부에는 공간을 형성할 수 있다. 상기 공간은 회전익기의 용도에 따라서 변경할 수 있어 넓은 공간을 형성하는 것도 가능하다. 래더 프레임의 중앙부에는 제2탑재부를 구비할 수 있다. 제2탑재부에는 다양한 어태치먼트를 설치할 수 있다. 실시형태 2의 배달용 회전익기(1)는 래더 프레임의 중앙부에 용도에 따라서 어태치먼트를 설치할 수 있어 최적화된 프레임 형상을 구비하고 있기 때문에, 멀티 롤 회전익기로서도 활용된다.
[실시형태 3]
실시형태 3은 제2탑재부(40)의 선단부에 측위용의 신호를 수신하는 GPS 안테나 (42)가 탑재되어 있으며, 상기 GPS 안테나(42)가 항상 연직 상향이 되도록 관절부 (44)를 구비하고 있는 형태이다. 관절부(44)는 GPS 안테나(42)를 구성하는 제3 지지부재에 설치되어 있다. 배달용 회전익기(1)는 관절부(44)에 의해서 GPS 안테나를 수평으로 유지할 수 있으므로, 수신 감도를 낮추는 일없이 비행할 수 있다.
즉, GPS 안테나의 수신 감도를 지상과 상공에서 일치시킬 수 있다. 실시형태 3의 배달용 회전익기(1)는 지상면으로부터의 멀티 패스, 재밍파(jamming waves)에도 대응할 수 있다. 또한, 실시형태 3의 배달용 회전익기(1)는 초크링 안테나(Choke ring antenna)를 채용함으로써 측위의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
실시형태 3의 배달용 회전익기(1)는 많은 고층 빌딩이 입지하는 지역 및 전파 장해가 많이 발생하는 지역에 있어서도 GPS 안테나의 양호한 수신 감도를 가진다.
실시형태 3의 배달용 회전익기(1)는 제2탑재부(40)의 하부에 낙하산을 구비할 수도 있다. 배달용 회전익기(1)가 예상할 수 없는 경우, 조종자에 의해 컨트롤 불능이 된 경우, 비행 도중에 배터리가 부족한 경우라도, 상기 회전익기는 추락하는 일이 없다. 배달용 회전익기(1)는 탑재되어 있는 낙하산을 펼침으로써, 제1탑재부(30)에 적재된 화물을 안전하게 목적지 또는 지면에 도착시킬 수 있다. 낙하산은 제2탑재부(40)에 탑재되어 있는 발사 장치를 조작함으로써 발사된다.
이상, 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 요지를 일탈하지 않는 조건의 변경 등은 모두 본 발명의 적용 범위이다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 배달용 회전익기는 고층 빌딩 등에서 발생하는 상승 기류에 대응할 수 있다. 따라서, 본 발명의 배달용 회전익기는 고층 빌딩 등의 고층 건축물을 착륙지로 한 택배 업무 전용의 배달용 회전익기로서의 이용 및 창고, 공장 내에 있어서의 산업용의 화물 배달용 회전익기로서의 이용을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명의 배달용 회전익기는 멀티 콥터· 드론 등의 비행기 관련 산업에서 이용할 수 있으며, 또한, 본 발명은 카메라 등을 탑재한 공중 촬영용의 회전익기로서도 매우 적합하게 사용할 수 있는 것 외에, 시큐리티 분야, 농업, 인프라 감시 등의 다양한 산업에도 이용할 수 있다.
1: 배달용 회전익기
10A~10D: 회전 날개부
12A~12D: 회전 날개
14A~14D: 동력부
16A~16D: 암부
20: 중심부
22: 접속부(폴 조인트)
22a: 소켓
24: 제1지지부재(제1탑재부~접속부)
26: 제2지지부재(중심부~제2탑재부)
242: 조절기구
244: 제1지지부재(조절기구~관절부)
26: 제2지지부재(중심부~제2탑재부)
28: 관절부
30: 제1탑재부
L: 화물(택배용)
30a: 수납 박스
30b: 장착부
40: 제2탑재부
42: GPS 안테나

Claims (5)

  1. 복수의 회전 날개와,
    상기 회전 날개를 지지하는 복수의 암부가 접속된 중심부와,
    화물을 적재하기 위한 제1탑재부와,
    상기 중심부에서 보아 상기 제1탑재부와는 반대측에 위치하는 제2탑재부와,
    상기 제1탑재부와 상기 중심부를 연결하기 위한 제1지지부재와,
    상기 중심부와 상기 제1지지부재의 사이에 접속부를 구비한 회전익기로서,
    상기 복수의 회전 날개가 회전함으로써 상기 회전익기에 발생하는 양력의 중심점과 상기 회전익기의 중력의 중심점이 상기 접속부의 중심점과 일치하도록 제어되고,
    상기 제1지지부재가 상기 제1지지부재의 길이를 연직 하향으로 신장시키기 위한 조절기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배달용 회전익기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1지지부재는 외통 지지부재와 내통 지지부재로 구성되고,
    상기 내통 지지부재가 상기 외통 지지부재에 수납되어 있으며
    상기 내통 지지부재가 아래 방향으로 슬라이딩함으로써 상기 제1지지부재의 길이를 연직 하향으로 신장시키는 것을 특징으로 하는 배달용 회전익기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2탑재부는 상기 회전익기가 착륙할 때의 가속도 또는 상기 복수의 회전 날개의 회전수를 계측하고,
    상기 회전익기에 걸리는 연직 상향의 상승 기류에 대항하여 상기 복수의 회전 날개의 회전수를 변화시키는 제어 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배달용 회전익기.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1지지부재가 상기 접속부와 상기 제1탑재부의 사이에 관절부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배달용 회전익기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전익기가 수평 방향으로 이동할 경우에는 상기 관절부를 지점으로 하여 상기 제1지지부재를 진행 방향으로 절곡함으로써 상기 제1지지부재를 수평으로 위치시키는 것을 특징으로 하는 배달용 회전익기.
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