KR20210055263A - 드론용 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드론용 프레임에 관한 것으로, 하부에 본체가 결합되고, 상기 본체 상부에 구비되는 연료 전지의 측면과 상면 일부를 감싸도록 절곡된 형태로 형성되는 복수개의 측면프레임과, 상기 측면프레임의 상부에 형성되며, 끝단에 로터가 결합되는 아암 및 상기 측면프레임의 상단부를 서로 연결하도록 형성되는 고정프레임을 포함함으로써, 하중과 압력을 보다 효율적으로 분산하여 지지하고, 비행의 안정성과 동체의 내구성을 보강하여 모터 회전에 따른 진동을 방지할 수 있다.

Description

드론용 프레임{FRAME FOR DRONE}

본 발명은 드론용 프레임에 관한 것이다.

일반적으로 정찰, 감시, 정밀 타격 등의 목적으로 군사 임무 수행을 위해 제작된 드론은 최근 재해감시, 물품이송, 영상촬영, 재난구조 등을 비롯하여 그 목적과 방법에 따라서 민수 분야에서도 수요 및 활용도가 급격히 증가하고 있다.

드론은 체공시간과 항속거리에 따라 그 활용 범위와 사용 목적이 결정될 수 있는데, 체공시간과 항속거리는 동력원에 따라 달라질 수 있다. 종래 드론에서는 일반적으로 동력원으로 충전 가능한 이차전지를 주로 사용하였으며, 경우에 따라 내연기관을 사용하기도 하였다.

그러나 이차전지를 동력원으로 사용할 경우 충전에 많은 시간이 소요되고 완전 충전을 해도 수분에서 십 여분 밖에 날지 못해 항속거리나 용도에 제한이 있을 수 밖에 없으며, 내연기관은 체공시간이나 항속거리 확보 측면에서 유리함이 있으나 경량화 요구를 만족시키기 어렵고 큰 소음이 문제가 된다.

이에 따라 근래에는 항속거리와 체공시간을 충분히 확보할 수 있으면서 소음이 적은 연료 전지(Fuel cell)를 동력원으로 사용하는 대안이 논의되고 있다. 이는 연료인 수소(H2)를 공기 중의 산소(O2)와 반응시켜 비행에 필요한 전기에너지를 발생시켜 추력 발생용 로터 회전모터에 공급하는 것이다.

드론의 대안 동력원으로 고려되는 연료 전지는, 기체 또는 액체 상태의 수소 연료를 저장하는 연료탱크(Fuel Tank)와, 연료탱크에서 공급되는 수소를 공기 중 산소와 반응시켜 전기에너지를 생산하여 배터리에 공급하는 연료 전지 스택(Fuel Cell Stack)을 포함한다.

그러나, 종래 드론의 경우 무거운 연료 전지의 무게에 의해 드론의 안정성이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2018-0019276호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 연료 전지의 무게 중심을 고려하여 하중과 압력을 보다 효율적으로 분산하여 지지하고, 비행의 안정성과 동체의 내구성을 보강하여 모터 회전에 따른 진동을 방지할 수 있는 드론용 프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임은 하부에 본체가 결합되고, 상기 본체 상부에 구비되는 연료 전지의 측면과 상면 일부를 감싸도록 절곡된 형태로 형성되는 복수개의 측면프레임과, 상기 측면프레임의 상부에 형성되며, 끝단에 로터가 결합되는 아암 및 상기 측면프레임의 상단부를 서로 연결하도록 형성되는 고정프레임을 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임은 연료 전지의 무게 중심을 고려하여 연료 전지 보다 높은 상단에 아암을 형성하여 하중과 압력을 보다 효율적으로 분산하여 지지하고, 연료 전지의 상단에 'H' 형상의 고정프레임을 결합하여 측면프레임을 연결함으로써, 비행의 안정성과 동체의 내구성을 보강하여 모터 회전에 따른 진동을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임을 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임을 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임을 나타낸 저면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임이 적용된 드론을 나타낸 사진.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현된다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

부가적으로, 각 도면에 걸쳐 표시된 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 본 발명의 설명된 실시예의 논의를 불필요하게 불명료하도록 하는 것을 피하기 위해 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명은 생략된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임을 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임을 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임을 나타낸 저면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임이 적용된 드론을 나타낸 사진이다.

이하에서는 멀티 콥터의 바람직한 예로서, 도 5의 예시와 같이 비행 몸체를 중심으로 주위에 네 개의 회전날개가 마주하는 것끼리 대칭을 이루도록 배열된 쿼드 콥터(Quad copter)를 예를 들어 설명한다. 물론 이하 설명하는 본 발명이 도 5와 같이 회전 날개가 네 개인 멀티 콥터에 국한되는 것은 아님을 밝혀 둔다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 드론용 프레임은 동력원으로 연료 전지(Fuel cell)를 사용하는 연료 전지 멀티 콥터에 사용되는 것으로, 측면프레임(110), 아암(120) 및 고정프레임(130)을 포함한다.

본 실시예에서 측면프레임(110), 아암(120) 및 고정프레임(130)은 무게가 가볍고 탄성과 강도가 높은 카본 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 측면프레임(110)은 하부에 본체(10)가 결합되고, 본체(10) 상부에 구비되는 연료 전지(20)를 감싸도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 본체(10)는 무선 신호 송수신기와 자세를 포함하는 전반적인 비행 제어를 위한 콘트롤러 등이 탑재될 수 있고, 본체(10)의 상부에는 기체 또는 액체 상태의 수소 연료를 저장하는 연료탱크(Fuel Tank)와, 연료탱크에서 공급되는 수소를 공기 중 산소와 반응시켜 전기에너지를 생산하여 배터리에 공급하는 연료 전지 스택(Fuel Cell Stack)이 포함된 연료 전지(20)가 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 측면프레임(110)은 본체(10)를 중심으로 복수개가 방사형으로 구비될 수 있으며, 하단이 본체(10) 방향으로 절곡되어 본체(10)가 탈착식으로 결합될 수 있다. 이에 따라, 사용하고자 하는 분야에 따라 본체(10)를 변경하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 측면프레임(110)은 연료 전지(20)의 측면과 상면 일부를 감싸도록 상단도 절곡된 형태로 형성될 수 있다.

한편, 상기 측면프레임(110)의 상부에는 아암(120)이 형성될 수 있다.

구체적으로, 네 개의 아암(120)이 측면프레임(110)에서 반경방향으로 연장된다. 각각의 아암(120) 선단에는 연료 전지(20)로부터 전기에너지를 공급받아 회전날개를 회전 구동시키는 로터가 탑재된다. 즉 상기 아암(120)은 본체(10)와 로터(30)를 연결하는 역할을 하며, 이웃하는 로터(30)는 방향이 다른 회전력을 발생시키며, 대각선에 위치하는 로터(30)끼리는 방향이 같은 회전력을 발생시킬 수 있다.

여기서, 상기 아암(120)은 측면프레임(110)의 상부에 형성되되, 연료 전지(20)의 상면과 동일한 높이에 형성될 수 있다. 이는 연료 전지(20)의 무게 중심을 고려한 것으로, 하중과 압력을 보다 효율적으로 분산하여 지지함으로써, 비행을 안정적으로 할 수 있게 된다.

상기 고정프레임(130)은 측면프레임(110)의 상단부를 서로 연결하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 고정프레임(130)은 'H' 형상으로 형성되어 결합수단(131)을 통해 탈착가능하도록 측면프레임(110)의 상단부에 결합될 수 있다. 즉, 네 개의 측면프레임(110)의 상단부를 서로 연결하여 고정하여 비행의 안정성과 동체의 내구성을 보강하여 로터가 구동함에 따라 발생되는 진동을 방지할 수 있다.

또한, 상기 고정프레임(130)이 측면프레임(110)의 상단부에 탈착가능하도록 결합됨으로써, 연료 전지(20)를 용이하게 결합할 수 있으며, 고정프레임(130)이 텔레스코픽(Telescopic) 형태로 형성되어 드론의 사용 용도에 따라 다양한 크기의 연료 전지(20)를 사용할 수 있으며, 드론의 크기를 변경할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

110 : 측면프레임
120 : 아암
130 : 고정프레임
131 : 결합수단

Claims (4)

1. 하부에 본체가 결합되고, 상기 본체 상부에 구비되는 연료 전지의 측면과 상면 일부를 감싸도록 절곡된 형태로 형성되는 복수개의 측면프레임;
   상기 측면프레임의 상부에 형성되며, 선단에 로터가 결합되는 아암; 및
   상기 측면프레임의 상단부를 서로 연결하도록 형성되는 고정프레임;
   을 포함하는 드론용 프레임.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 아암은
   상기 측면프레임의 상부에 형성되되, 상기 연료 전지의 상면과 동일한 높이에 형성되는 드론용 프레임.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 측면프레임은
   하부에 상기 본체가 탈착식으로 결합되는 드론용 프레임.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 고정프레임은
   'H' 형상으로 형성되어 결합수단을 통해 탈착가능하도록 상기 측면프레임의 상단부에 결합되는 드론용 프레임.

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