KR20220162293A - 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법에 관한 것이다.

Description

수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법{Apparatus for maintenance of vertical take-off and landing vehicle and method of operation thereof}

본 발명은 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 기체 이착륙 플랫폼 기술, 수평 유지 유압 높낮이 조절 기계 구조, 이동용 구동부, 노이즈 캔슬링을 위한 음파 수식 및 발생, 역위상 보상 기술, 기체 점검을 위한 슬라이딩 레일을 이용한 위치 포착 기술과 센서 스캐닝 기술, 승하차용 접이식 계단 기계 구조를 포함하는 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법에 관한 것이다.

수직 이착륙이 가능한 기존의 단일로터(single rotor) 헬리콥터는 기체의 부양에 필요한 양력(lift)을 얻기 위한 주 로터(main rotor)와, 주 로터의 회전에 의한 토크(torque)를 상쇄시키고 요우 방향의 자세제어를 위해 별도의 꼬리 로터(tail rotor)를 사용하며, 기체의 피치 및 롤 방향의 자세제어는 주 로터의 허브(hub) 쪽에 장착된 스와시 플레이트(swash plate)를 이용하여 로터 블래이드(blade)의 피치를 사이클릭(cyclic)하게 조절함으로써 이루어진다.

상기 꼬리로터를 가지는 기존의 단일로터 헬리콥터는 요우 방향의 자세제어를 위한 꼬리 로터의 존재로 인해 기체의 전체적인 크기가 커질 뿐만 아니라, 협소 및 험난 환경에서 노출된 주 로터나 꼬리 로터의 주변 지형물과의 충돌 가능성이 매우 높아 무인 비행시 운용자의 시야에서 벗어난 원격 및 자동비행시 기체 파손의 위험성이 상존한다.

기존의 단일로터 헬리콥터의 주 로터에 의해 발생하는 토크를 상쇄시키기 위해 서로 반대 방향으로 회전하는 두 개의 로터 시스템을 결합시킨 기존의 동축(coaxial) 회전의 헬리콥터나 탠덤(tandem) 로터 방식의 헬리콥터는 각각의 로터에 연결된 스와시 플래이트를 이용한 로터 블래이드의 사이클릭 피치조절을 통해 기체의 자세를 제어한다.

상기 기존 헬리콥터 개념은 피치 방향과 롤 방향의 자세제어를 고속으로 회전하고 있는 로터 블래이드의 피치 조절을 통해 이루어지므로 그 기계적 장치가 복잡해지고 높은 내구성을 요구하게 되면서 기체의 제작비용이 증가할 뿐만 아니라, 유지보수에 상당한 인력과 비용이 투입되어야 하는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서,

수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법은 수직 이착륙 기체를 안착시키는 임의의 플랫폼;수직 이착륙 기체의 지상 착륙을 위한 기체의 상태 인식 및 플랫폼 이동시키는 좌우 상하 플랫폼 이동용 구동부; 기체의 이착륙시 발생하는 음파를 플랫폼에 장착된 다수의 음향 센서로 수신하고 각 방향에 위치한 다수의 스피커로 역위상 음파를 발생하여 플랫폼 주변의 노이즈 캔슬링(noise cancelling)을 수행하는 노이즈 캔슬러; 플랫폼이 기구적으로 기울임을 조절하여 평평도를 유지하기 위한 흔들림 인지 및 자세 수평 유지부; 기체의 각 부위를 점검하는 장치나 센서등을 해당 위치로 근접시키기 위해 플랫폼 하단부에 슬라이딩 레일; 슬라이등 레일을 이용하는 센서 스캔부; 계단과 같은 구조물이 포함되고, 이를 자동으로 도어 앞쪽으로 위치시켜주는 기계적 전동화 장치나 접이식 계단 구조; 및 기체 이착륙시 발생하는 각 틸티로터 방향의 추력을 플랫폼 진동이나 소음등을 통해 측정하여 기체에 송신하는 추력 서포터;를 포함한다.

본 발명은 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 수직 이착륙 비행체의 이착륙중에 빠르게 유지보수를 시행하여 시간, 비용, 인력면에서 운용 효율성을 향상시키고 비행체 소음과 같은 환경요인을 최소화하거나 승하차의 편리함을 제공하여 승객의 심리적 만족감을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능선을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 수직 이착륙 기체를 안착시키는 임의의 플랫폼(100)의 형태는 기체의 형상이나 틸티로터의 위치등에 따라 다양한 크기와 모습을 가질 수 있다. 네모, 원형, 다각형의 형태가 될 수 있으며 수직 이착륙 기체의 무게와 착지를 위한 기계 구조(바퀴등)를 지지할 수 있어야 한다. 크기는 아래 기능들이 포함될 수 있어야 하며 기능에 따른 기계적 형태에 따라 결정될 수 있다.

첫번째 기능은 수직 이착륙 기체의 지상 착륙을 위한 기체의 상태(자세, 색, 바퀴) 인식 및 플랫폼 자동 이동 기능의 기계구조(200)를 갖는다. 일반적으로 기체가 지상에 착륙할 때 정확한 위치에 착지하도록 유도하는 기능을 포함한다. 그러나 이러한 기능은 유도를 위해 많은 기술이 동작하고 시간이 오래 걸린다. 특히 바람이 많이 부는 상황에서 안정적인 안착을 위해서는 더 많은 에너지가 소모된다. 즉, 기체 안착 시간이 늘어나고 이를 위한 추력을 많이 사용하므로 비효율적인 방법이다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 플랫폼이 기체의 위치를 찾아서 좌우, 상하로 이동하여 착지점을 맞추는 기능을 담당한다. 착지점을 맞추기 위해서는 플랫폼에 기체의 포지션을 확인하는 센서가 장착되며 포지션의 틀어짐, 차이, 오차에 따라 플랫폼을 이동 위치를 계산하는 계산부, 그리고 이를 실행하는 구동부가 장착된다.

두번째 기능은 기체의 이착륙시 발생하는 음파를 플랫폼에 장착된 다수의 음파 센서로 수신하고 각 방향에 위치한 다수의 스피커(음파 발생기)로 역위상 음파를 발생하여 플랫폼 주변의 노이즈 캔슬링(noise cancelling) 기능(300)을 포함한다. 틸트로터 기반의 수직 이착륙 비행체의 단점은 큰 소음이다. 이러한 소음으로 인해 승객과 주변 사람들에게 불편함이 발생한다고 한다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 플랫폼에 음파 수신기를 장착하고 수신된 음파를 분석하여 역위상을 만들어 내는 기능과 역위상을 외부로 방사하는 음파 발생기 기능을 포함한다. 이 기능으로 주변에 존재하는 사람들에게 소음으로 인한 불편함을 해소할 수 있다.

세번째 기능은 함정과 같이 파도에 의해 요동치는 환경이나 불규칙적인 지형에서도 기체가 안정적으로 안착하기 위해 플랫폼 하단부에 기구적으로 기울임을 조절하여 평평도를 유지하기 위한 흔들림 인지 및 자세 수평 유지 기계 구조(400)를 포함한다. 구체적으로 함정이나 선박에서도 물류나 사람의 운송을 위해 기체가 이착륙을 할 수 있어야하며 날씨에 의해 배가 요동치는 상황이 빈번히 발생한다. 이러한 상황에 수직 이착륙 장치가 내려 앉으면 배나 기체에 손상이 갈 수 있다. 이러한 상황에서 기체 안착 바닥면은 지속적으로 평평도를 유지해야한다. 본 발명의 구조는 플랫폼 하단부에 수평 유지 기계 구조를 장착하여 전체 플랫폼의 수평과 균형을 유지하게끔 높낮이가 실시간 조정된다. 이를 위해서는 요동 인지 장치나 높낮이 조절 액츄에이터가 요구되며 이는 일반적으로 잘 알려진 방식을 활용하여 수행될 수 있다. 추가로 기체가 플랫폼에 안착할 때 충격을 흡수하기 위한 바운서 기능을 포함한다. 이 기능도 수평 유지 기계구조내 유압이나 공기 조절로 시행한다.

네번째 기능은 기체의 각 부위를 점검하는 장치나 센서등을 해당 위치로 근접시키기 위해 플랫폼 하단부에 슬라이드 형태의 구조물(500)과 이를 이용한 센서 스캔 방식(500)을 적용한다. 일반적으로 기체가 안착된 상황에서 정비사들은 각 부위를 센서나 카메라, 레이저등으로 점검해야 한다. 이러한 점검 장치들을 매번 이동시키면서 점검하는 방식은 매우 비효율적이며 정확도에 변동이 발생한다. 본 발명에서는 이를 해소하기 위한 슬라이딩 레일과 스캐닝 센서를 포함한다. 슬라이딩 레일은 플랫폼 내부에 장착되어 있으며 플랫폼 위쪽으로 돌출되어 있지 않도록 구현된다. 스캐닝 센서를 슬라이딩 레일에 장착하여 기체 각 부위를 스캔하고 데이터를 취득한다. 기체의 오느 부위를 스캔하느냐에 따라서 슬라이딩 레일의 크기, 이동 방향이 결정되며 이에 따라 플랫폼의 모양과 형태가 변경된다.

다섯번째 기능은 기체에서 승객이 지상으로 내려오기 위한 계단과 같은 구조물이 포함되며 이는 자동으로 도어 앞쪽으로 위치시켜주는 기능과 플랫폼에 접혀 있다가 펼쳐기는 기계적 전동화 장치(600)를 포함한다. 일반적으로 승객이 승하차할 때 관리자가 도어 부근으로 사다리를 위치시킨다. 이러한 방식은 시간, 인력면에서 비효율적이다. 본 발명에서는 이러한 문제를 최소화하기 위해 접이식 계단 구조를 포함한다. 승객이 승하차하는 도어 위치로 자동으로 계단이 펼쳐지고 접히는 구조가 적용된다.

여섯번째 기능은 이착륙하는 기체의 추력을 각 방향의 틸트로터에서 측정하여 각 방향으로 추력의 정량적 값을 기체로 전송하는 추력 서포터(700) 기능을 포함한다. 일반적으로 기체는 각 틸트로터의 추력을 측정하고 자세 안정화 및 균형도에 따라 각 방향을 추력을 제어한다. 본 발명에서는 이러한 방식과 더불어 플랫폼에서 틸트로터가 위치하는 각 방향의 추력을 측정하는 센서를 장착하고(이를 위해서 진동이나 소음 측정 센서가 활용될 수 있다) 이 값을 기체로 전송하는 정보 송신 기능을 갖는다. 플랫폼에서 측정된 정보를 기체가 활용하여 더욱 정확하게 각 틸트로터에 추력값을 계산하고 제어할 수 있다.

이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 또는 이들 중 하나 이상이 조합에서 구현 가능하다.

본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상이 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위하여 또는 그 동작을 제어하기 위하여 유형의 프로그램 매체 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상이 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 또는 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 또는 이들 중 하나 이상이 조합일 수 있다.

컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 또는 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 또는 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다.

컴퓨터 프로그램은 파일 장치의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 또는 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상이 모듈, 하위 프로그램 또는 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 또는 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상이 스크립트) 내에 저장될 수 있다.

컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.

부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다.

본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 수신 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상이 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상이 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 형태의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상이 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 또는 양자로부터 명령어와 데이터를 수신할 것이다.

컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기 광학 디스크나 광학 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 대량 저장 장치로부터 데이터를 수신하거나 그것으로 데이터를 전송하거나 또는 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능 블록을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.

Claims (1)

1. 수직 이착륙 기체를 안착시키는 임의의 플랫폼;
   수직 이착륙 기체의 지상 착륙을 위한 기체의 상태 인식 및 플랫폼 이동시키는 좌우 상하 플랫폼 이동용 구동부;
   기체의 이착륙시 발생하는 음파를 플랫폼에 장착된 다수의 음향 센서로 수신하고 각 방향에 위치한 다수의 스피커로 역위상 음파를 발생하여 플랫폼 주변의 노이즈 캔슬링(noise cancelling)을 수행하는 노이즈 캔슬러;
   플랫폼이 기구적으로 기울임을 조절하여 평평도를 유지하기 위한 흔들림 인지 및 자세 수평 유지부;
   기체의 각 부위를 점검하는 장치나 센서등을 해당 위치로 근접시키기 위해 플랫폼 하단부에 슬라이딩 레일;
   슬라이등 레일을 이용하는 센서 스캔부;
   계단과 같은 구조물이 포함되고, 이를 자동으로 도어 앞쪽으로 위치시켜주는 기계적 전동화 장치나 접이식 계단 구조; 및
   기체 이착륙시 발생하는 각 틸티로터 방향의 추력을 플랫폼 진동이나 소음등을 통해 측정하여 기체에 송신하는 추력 서포터;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙 비행체의 유지보수를 위한 장치 및 그 운용 방법.

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