KR20230007647A - Lift-Generating Devices - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 기술분야는 양력발생장치에 관한 것이다.The technical field of the present invention relates to lift generators.
비행체에서 양력은 비행활동이 이루어지기 위한 필요조건이다. 특허에서 회전익 항공기술을 이용하여 날으는 자동차를 구현할 정도로 강한 양력을 구현한 실례는 대한민국 특허 등록번호 "10-1468339"이다. 상기 대한민국 특허 등록번호 "10-1468339"에서는 헬리콥터식 비행자동차를 발표하였다. 상기 헬리콥터식 비행 자동차는 자동차 차체지붕에 헬리콥터에서 사용되는 로터(rotor)를 설치하여 날 수 있게 하였다. 상기 기술은 자동차에 항공기술을 결합한 시도로서 평가 할만 하다.그러나 상기 헬리콥터식 비행자동차에서 사용하는 양력발생장치는 자동차에 양력을 주기 위한 상기 로터의 회전 단면적이 자동차 지붕의 면적보다 훨씬 커야 하고, 자동차 차체지붕 면적위의 프로펠러가 발생시킨 양력에 기인한 바람은 다시 상기 자동차 차체지붕을 아래로 누르기 때문에 결과적으로 양력을 발생시키지 못하는 점이 아쉽다. 다시말해 차체지붕영역 이외의 영역에서 발생시킨 양력만이 실제로 자동차를 들어올리는데 사용된다는 말이다. In an aircraft, lift is a necessary condition for flight activities to take place. In the patent, an example of implementing lift strong enough to implement a flying car using rotorcraft technology is the Republic of Korea Patent Registration No. "10-1468339". In the Republic of Korea Patent Registration No. "10-1468339", a helicopter-type flying car was announced. The helicopter-type flying car was able to fly by installing a rotor used in a helicopter on the roof of the car body. This technology is worthy of evaluation as an attempt to combine aerospace technology with automobiles. However, the lift generator used in the helicopter-type flying vehicle requires that the rotational sectional area of the rotor to give lift to the vehicle is much larger than the area of the roof of the vehicle. It is unfortunate that the wind due to the lift generated by the propeller on the car body roof area again presses the car body roof down, so that lift cannot be generated as a result. In other words, only the lift generated in the area other than the body roof area is actually used to lift the car.
또한 대한민국 특허 등록번호 10-1145960에서는 강한 양력을 발생시키는 수단으로 제트엔진을 고정익 항공기 날개 위에 설치하여 강한 바람을 상기 날개와 평행한 방향으로 불어서 양력을 발생시킨다. 상기의 발명은 강한 양력을 발생시켜서 대형항공기가 수직이착륙을 가능하게 한다는 장점이 있다. 그러나 일상에서 제트엔진을 사용하는데에도 화염 및 열 때문에 위험성이 있다. 그래서 안정하면서도 강한 양력을 발생시키는 수단이 필요하다.In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1145960, as a means for generating strong lift, a jet engine is installed on the wing of a fixed-wing aircraft to generate lift by blowing strong wind in a direction parallel to the wing. The above invention has the advantage of enabling large aircraft to take off and land vertically by generating strong lift. However, even in daily use of jet engines, there are risks due to flames and heat. Therefore, a means for generating stable and strong lift is required.
전술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 종래의 프로펠러보다 더 강력한 양력발생장치를 제안하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention proposes a more powerful lift generator than the conventional propeller.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 양력 발생 장치에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention provides a lift generating device,
판상의 양력판; 양력판을 상하로 관통하는 임펠러 회전축; 및 임펠러 회전축의 주위에 방사상으로 부착되되, 양력판의 상부에 형성되는 복수 개의 임펠러 날개로 이루어져 임펠러회전축과 이에 부착된 임펠러 날개가 회전하게 되면 양력판 상부의 압력이 양력판 하부의 압력보다 낮아져 양력이 발생하도록 구성된다.plate-shaped lift plate; An impeller rotation shaft that penetrates the lifting plate vertically; and a plurality of impeller blades attached radially around the rotating shaft of the lift plate and formed on the upper part of the lifting plate, and when the rotating shaft of the impeller and the impeller blades attached thereto rotate, the pressure at the top of the lifting plate is lower than the pressure at the bottom of the lifting plate to generate lift configured for this to occur.
상기의 임펠러날개들은 이들의 일측면을 서로 연결하여 일체로 고정시키는 회전체프레임을 더 포함하여 구성된다. The impeller blades are configured to further include a rotating frame that connects one side of them to each other and fixes them integrally.
상기의 임펠러날개의 외주변에는 양력추가날개가 더 구비되되, 양력추가날개는 임펠러날개들에 의하여 발생하면서 양력판과 평행하면서도 외측으로 향하는 공기 유동인 배풍의 방향이 하방방향으로 더 향하게 변화시켜 추가적인 양력을 발생시키도록 구성된다. Additional lift blades are further provided on the outer periphery of the impeller blades, and the lift blades are generated by the impeller blades and change the direction of the exhaust air, which is the air flow that is parallel to the lift plate and directed outward, more downward, thereby generating additional lift. is configured to generate
또한, 본 발명은 양력 발생 장치에 있어서, In addition, the present invention is a lift generating device,
판상의 양력판; 양력판을 상하로 관통하는 임펠러회전축; 및 양력판 위에 양력판과 수평을 이루면서 임펠라회전축과 일체화된 임펠러밑판, 임펠러밑판과 일체화된 상태에서 상방향으로 신장된 복수개의 바(bar)형상의 테슬라원판지지기둥, 테슬라원판지지기둥에 소정의 간격을 유지하면서 양력판 상방향으로 적층된 테슬라원판들, 임펠러밑판이 회전하게 되면 테슬라원판들에 의한 경계층 효과에 의하여 양력판 위의 공기들이 배풍 형태로 양력판과 수평한 외부방향으로 이탈함으로써 양력판 상부의 압력이 양력판 하부의 압력보다 낮아져 양력이 발생하도록 구성된다. plate-shaped lift plate; An impeller rotation shaft that penetrates the lifting plate vertically; And an impeller bottom plate integrated with the impeller rotation shaft while being horizontal with the lift plate on the lifting plate, a plurality of bar-shaped Tesla disc support columns that extend upward while being integrated with the impeller bottom plate, and a predetermined amount on the Tesla disc support pillars. Tesla disks stacked in the upward direction of the lifting plate while maintaining the spacing, when the impeller bottom plate rotates, the air on the lifting plate escapes in the outward direction parallel to the lifting plate in the form of a vent due to the boundary layer effect caused by the Tesla disks, resulting in lift The pressure at the top of the plate is lower than the pressure at the bottom of the lifting plate to generate lift.
상기의 테슬라원판은 경계층 효과를 높이기 위해 표면이 거친 형상으로 이루어 질 수도 있다.The above Tesla disc may have a rough surface in order to increase the boundary layer effect.
상기의 테슬라원판의 외주변에는 양력추가날개가 더 구비되되, 양력추가날개는 테슬라원판들에 의하여 발생하면서 양력판과 평행하면서도 외측으로 향하는 공기 유동인 배풍의 방향이 하방방향으로 더 향하게 변화시켜 추가적인 양력을 발생시키도록 구성된다. Additional lifting wings are further provided on the outer periphery of the Tesla disk, and the additional lift wing is generated by the Tesla disks and changes the direction of the air flow, which is the air flow parallel to the lifting plate and outward, to a downward direction to provide additional lift. is configured to generate
또한, 본 발명은 양력 발생 장치에 있어서,In addition, the present invention is a lift generating device,
판상의 양력판; 양력판 위에 설치되어 고정된 동력원의 회전축인 측면프로펠러회전축의 일단에 측면프로펠러가 장착된 상태에서 측면프로펠러가 회전하면 양력판 위의 공기가 배풍형태로 양력판과 수평한 외부방향으로 이탈하므로서 양력판 상부의 압력이 양력판 하부의 압력보다 낮아져 양력이 발생하도록 구성된다. plate-shaped lift plate; When the side propeller rotates while the side propeller is mounted on one end of the rotating shaft of the side propeller, which is the rotational axis of the fixed power source installed on the lift plate, the air on the lift plate escapes in the outward direction parallel to the lift plate in the form of an exhaust air. The pressure at the top is lower than the pressure at the bottom of the lifting plate to generate lift.
상기의 동력원은 측면프로펠러회전축의 양단에 측면프로펠러가 각각 설치된 구성으로 이루어 질 수 있다.The power source may be composed of a configuration in which side propellers are respectively installed at both ends of the rotation shaft of the side propeller.
상기의 양력판 위의 공기들이 배풍형태로 양력판을 이탈하는 경로상에 양력추가날개가 더 구비되되, 양력추가날개는 배풍의 이동방향이 하방방향으로 더 향하도록 변화시켜 추가적인 양력을 발생시키도록 구성된다.Additional lifting wings are further provided on the path where the air on the lifting plate leaves the lifting plate in the form of a tailwind, and the additional lifting wing changes the direction of movement of the tailwind more downward to generate additional lift. It consists of
그리고 양력을 증대시킬 수 있도록 측면프로펠러를 장착한 동력원이 양력판의 상방향으로 다단으로 설치되어 구성될 수 있다. 유사하게 하나의 동력원과 아이들풀리 및 타이밍벨트를 사용하여 서로 연동된 복수개의 측면프로펠러들이 상기 양력판에 상방향으로 다단으로 설치되어 구성될 수 있다.In addition, power sources equipped with side propellers may be installed in multiple stages in the upper direction of the lifting plate to increase lift. Similarly, a plurality of side propellers interlocked with each other using a single power source, an idle pulley, and a timing belt may be installed in multiple stages upward on the lifting plate.
또한, 본 발명은 양력 발생 장치에 있어서,In addition, the present invention is a lift generating device,
판상의 양력판 측면의 외부로부터 양력판의 하부로 양력판과 일체화되어서 유입된 관(양력판관통관)이 상기 양력판을 하부에서 상부로 관통하여 상방향으로 공기를 유입시키므로서 상기 양력판 상부에서 하방향으로 고속으로 유입되는 공기들과 충돌을 일으켜 공기의 평균적인 하방향속도를 감소시키는 양력판관통관(560)이 설치되어 구성될 수있다. From the outside of the side of the plate-shaped lifting plate to the lower part of the lifting plate, the pipe (lifting plate through-hole) that is integrated with the lifting plate penetrates the lifting plate from the bottom to the top and introduces air in an upward direction, so that the upper part of the lifting plate A lifting plate through-
본 발명에서 제시하는 양력발생장치는 현재 실용화에 박차를 가하고 있는 날으는 자동차뿐만 아니라 날으는 버스등에도 사용될 수 있어 인간생활의 편리함을 증가시킬 수 있다.The lift generator proposed in the present invention can be used not only for flying cars, which are currently being put into practical use, but also for flying buses, thereby increasing the convenience of human life.
도 1은 양력판(60)의 중심을 임펠러회전축(50)이 수직하게 관통하는 것을 나타내는 양력발생장치의 개략적인 사시도(a)와 단면사시도(b) 그리고 회전반경이 큰 외부시로코팬(160)이나 외부디스크어레이의 내부에 회전반경이 작은 내부시로코팬(150)이나 내부디스크어레이를 장착한 양력발생장치의 개략적인 평면사시도(c).
도 2는 동력원(40)이 양력판(60)을 기준으로 임펠러와 같은 방향에 있는 양력발생장치의 개략적인 단면사시도.
도 3은 임펠러밑판(80) 위에 테슬라원판(203)들를 소정의 간격으로 적층하여 임펠러를 구성한 개략적인 평면사시도와 단면사시도.
도 4(a)는 양력추가날개(180)가 추가된 양력발생장치에 대한 개략적인 단면사시도(측면공기유입방지기(200)는 양력추가날개지지기둥(190)에 부착되었음).
도 4(b)는 양력추가날개지지기둥1(190)에 대한 개략적인 사시도.
도 4(c)는 양력추가날개(180)가 추가된 양력발생장치에 대한 개략적인 단면사시도(측면공기유입방지기(200)는 측면공기유입방지기지지기둥(201)에 부착 되었음).
도 4(d)는 도 4(c)에 대한 개략적인 평면사시도.
도 5(a)는 1개의 측면프로펠러(530)만을 사용한 "측면프로펠러형 양력발생장치1"에 대한 개략적인 측면사시도.
도 5(b)는 2개의 측면프로펠러(530)를 사용한 "측면프로펠러형 양력발생장치2"에 대한 개략적인 측면사시도.
도 5(c)는 측면프로로펠러(530)를 사용한 "측면프로펠러형 양력발생장치"의 측면공기유입방지기(200)에 대한 개략적인 사시도.
도 5(d)는 하나의 동력원으로 아이들풀리(551)와 타이밍벨트(552)를 사용하여 복수의 측면프로로펠러(530)들를 서로 연동시켜 상방향으로 다단으로 장착한 것을 개략적으로 도시한 정면사시도.
도 6은 양력판(60)을 관통하는 양력판관통관(560)의 배치에 대한 개략적인 단면사시도.1 is a schematic perspective view (a) and a sectional perspective view (b) of a lift generator showing that the
Figure 2 is a schematic cross-sectional perspective view of the lift generator in which the
Figure 3 is a schematic plan perspective view and cross-sectional perspective view of the structure of the impeller by stacking the Tesla
Figure 4 (a) is a schematic cross-sectional perspective view of the lift generator to which the
Figure 4 (b) is a schematic perspective view of the lifting wing support pillar 1 (190).
Figure 4 (c) is a schematic cross-sectional perspective view of the lift generating device to which the
Figure 4 (d) is a schematic plan perspective view of Figure 4 (c).
Figure 5 (a) is a schematic side perspective view of "side propeller type lift generator 1" using only one
Figure 5 (b) is a schematic side perspective view of the "side propeller-type lifting device 2" using two side propellers (530).
Figure 5 (c) is a schematic perspective view of the side
5(d) is a front view schematically showing that a plurality of
6 is a schematic cross-sectional perspective view of the arrangement of the lifting plate through-
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that like elements in the drawings are indicated by like numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
혼동을 없애기 위하여 "원심임펠러"라는 용어부터 정의한다. 원심임펠러란 도 1에 도시된 것 처럼 "동력원(40)으로부터 동력을 받아 회전하는 회전축(50) 주위에 상기 회전축(50)과 일체화된 날개(vane)(90)들이 방사상으로 배치되어서 상기 회전축(50)과 날개(90)가 회전할 때 발생하는 원심력 또는 마찰력에 의하여 상기 날개들의 회전범위(R) 내에 존재하는 유체를 상기 회전축(50)과 수직한 방향으로 배풍(110)형태로 배출시키는 유체기계이다". 원심임펠러는 이미 여러 종류들이 출시되어 있고, 당 업자들이 현장에서 많이 사용하는 임펠러이므로 본 발명에서는 상기 원심임펠러를 사용하여 양력을 발생시키는 방법에 관심을 둔다. 이하에서는 특별히 강조할 경우를 제외하고는 편의상 "원심임펠러"를 간단히 "임펠러"라고 칭한다. In order to eliminate confusion, the term "centrifugal impeller" is first defined. As shown in FIG. 1, the centrifugal impeller is a “
먼저, 항공기가 자체의 무게와 탑승한 사람(들)의 무게를 들어올리는 양력을 발생시키기 위해 사용하는 본 발명에서 제시하는 양력발생기에 관하여 상세히 설명한다. 도 1은 종래의 드론에서 사용하는 양력발생기인 프로펠러(30)와 양력을 발생시키는 양력판(60) 사이에 상기 프로펠러(30)와 회전축(50,51)을 공유하는 임펠러가 장착된 것을 보여주고 있다. 상기 임펠라는 임펠러회전축(50)과 일체화된 임펠러밑판(80)위에 상기 임팰러회전축(50)을 감싸는 회전체프레임(100)이 부착되고 상기 회전체프레임(100)주위로 임펠러날개(90)들의 일측이 부착된 구조로 되어있다. 도 1(a)에서 보여준 회전체프레임(100)은 내부가 중공된 상태로 되어있지만, 상기 중공된 내부에 임펠러날개들(90)이 부착 될 수도 있다. 또한 도 4에서는 상기 임펠러을 양력추가날개(180)들이 측면에서 둘러싸고 있는 형상을 보여주고 있다. 상기 프로펠러(30) 아래에 상기 임펠러와 양력추가날개(180)들을 장착한 이유는 상기 프로펠러(30)만으로 발생시키는 양력보다 더 강한 양력을 발생시키기 위함이다. 종래의 프로펠러(30)가 양력을 발생시킨다는 사실은 이미 공지의 사실이므로 본 발명에서는 상기 임펠러와 상기 양력추가날개(180)도 각각 추가적인 양력을 상기 양력판(60)에 발생시킬 수 있음을 이하에서 상세히 설명한다. First, the lift generator presented in the present invention, which is used by an aircraft to generate lift to lift its own weight and the weight of the person(s) on board, will be described in detail. 1 shows that an impeller sharing
도 1은 양력판(60)의 중심을 임펠러회전축(50)이 수직하게 관통하는 것을 나타내는 사시도(a)와 단면사시도(b)이다. 상기 양력판(60)은 소정의 두께를 가진 평판이거나 곡면이거나 평판과 곡면이 동시에 존재하는 면일 수 있다. 1 is a perspective view (a) and a cross-sectional perspective view (b) showing that the
또한, 상기 양력판(60) 밑면에는 양력판지지프레임(미도시)이 상기 양력판(60)과 일체화 되어 있어서 상기 양력판지지프레임에 본 발명에서 제시한 동력원, 양력추가날개지지기둥(190), 측면공기유입방지기지지기둥(201))등을 부착시켜 일체화 할 수 있다. 그래서 어떤 부품을 상기 양력판(60)에 부착하는 것이 간단치 않을 경우 상기 양력판지지프레임에 부착 하여도 동일한 기능을 하게 할 수있다.In addition, a lifting plate support frame (not shown) is integrated with the lifting
또한, 상기 임펠러회전축(50)을 회전시키는 동력원을 도 2에 도시된 것처럼 상기 양력판(60)을 기준으로 상기 임펠러와 같은 방향(이하 "위쪽"이라고 칭함)으로 양력판(60) 상단에 장착할 수도 있고, 도 1처럼 상기와 반대방향(이하 "아래쪽"이라고 칭함)인 양력판(60) 하단에 장착할 수도 있다. 본 발명에서 동력원은 모터나 엔진이 될 수 있다. 이때 상기 동력원은 상기 양력판지지프레임에 일체화될 수 있다. 상기 임펠러회전축(50)과 동력원간에 동력전달 방식의 설명은 본 발명에서는 지엽적인 것에 속하므로 생략한다. 도 1에 도시된 것처럼 높이 H인, 회전반경R인 임펠러가 동력원(40)으로부터 회전력을 받아서 양력판(60)위에서 고속회전하면, 임펠러 위쪽에서 아래로 하강기류(120)가 발생하고, 상기 하강기류(120)는 임펠러의 회전반경R과 높이H 사이에서 임펠러날개(90)들과의 상호작용으로 결국 배풍(110)형태로 상기 양력판(60)외부로 배출된다는 것은 공지의 지식이다. 이때 상기 양력판(60) 위와 가까운곳 일수록 공기밀도가 희박하여 압력이 낮아지므로 양력판아래에서의 대기압(130)때문에 상기 양력판이 위로 양력을 받는다는 사실은 대한민국 특허 등록번호 10-1145960에서 상세히 설명되어 있다. 상기 등록된 특허를 탐구하면 임펠러의 높이 H나 임펠러의 분당회전수 RPM이 클수록 양력판은 종래의 프로펠러를 사용했을때의 양력보다 강한 양력을 받게 된다. 이때 시로코팬(Siroco fan)을 사용하여 배풍의 속력을 증가시키려면 도 1(c)에 도시된 것처럼 평균 반지름이 큰 외부시로코팬(160)의 내부에 평균반지름이 작은 내부시로코팬(150)을 장착 할 수도 있다. 이상과 같이 임펠러를 사용하여 양력판에 양력을 발생하는 장치를 "임펠러형 양력발생장치"라고 부르겠다 In addition, as shown in FIG. 2, the power source for rotating the
이하에서는 공기를 임펠러회전반경(R) 외부로 배출하는 다른 형태의 임펠러에 대하여 상세히 설명한다. 도 3은 가운데 부분이 뚫린 복수개의 원판(테슬라원판(203))들을 스페이서(미도시)로 소정의 간격을 유지시키면서 임펠러회전축(50)을 따라서 임펠러밑판(80)위에 적층시킨 평면사시도(위)와 단면사시도(아래)이다. 상기 임펠러밑판(80)은 상기 테슬라원판(203)들과 평행하면서 상기 임펠러회전축(50)과 일체화 되어있다. 상기와 같이 적층된 테슬라원판(203)들을 디스크어레이라고 부른다. 상기 테슬라원판(203)들에는 테슬라원판지지기둥(204)이 관통할 수 있도록 구멍이 뚫려져있다. 상기 테슬라원판지지기둥(204)은 상기 임펠러밑판(80)과 일체화 되어 있으며 상기 임펠러밑판(80)과 상기 테슬라원판(203)들을 일체화 시키는 역할을 한다. 상기 테슬라원판지지기둥(204)을 상기 임펠러밑판(80)과 일체화시키는 방법에 대한 설명은 본 발명에 있어서 지엽적인 것에 속하하므로 생략한다. 상기 스페이서는 소정의 길이를 가지면서 상기 테슬라원판지지기둥(204)를 둘러싸는 형상이다. 상기 스페이서들의 길이는 상기 테슬라원판(203)들의 간격을 형성한다. 상기 디스크어레이가 고속으로 회전하면 학문적인 용어인 "경계층 효과"에 의하여 상기 "디스크어레이가" 본 발명에서 사용한 임펠러역할(공기를 회전반경 R 바깥으로 배풍형태로 배출하는 역할)을 한다는 것은 1913년에 이미 발표된 공지의 기술이다(미국특허 1061142 1913.5.6 NIKOLA TESLA 터빈특허 참조). 이때 상기 디스크어레이의 전체 적층높이는 본 발명에서의 전체 임펠러높이에 해당하므로 상기 디스크어레이를 양력발생장치로 사용할 수 있다. 본 발명에서 제시한 디스크어레이를 구성함에 있어서 시로코팬을 사용한 양력발생장치와 유사하게 회전반경이 큰 외부디스크어레이(160) 안에 회전 반경이 작은 내부디스크어레이(150)를 구성할 수도 있다. 또한, 상기 디스크어레이를 구성하는 테슬라원판(203)들의 표면을 거칠게 할 수도 있고, 상기 표면을 거칠게 하는 기술은 일상에서 상용되는 기술이다. 양력발생장치로서 테슬라디스크를 사용하는 이유는 소음이 거의 없기 대문이다. 이것은 여타의 양력발생장치가 일상생활에 지장을 주는 정도의 소음을 내는 것과 비교하면 큰 장점이다. 상기 디스크어레이를 사용하여 만든 양력발생장치를 "디스크어레이형 양력발생장치"라고 칭하겠다Hereinafter, another type of impeller for discharging air to the outside of the impeller rotation radius R will be described in detail. 3 is a plan perspective view (above) of stacking a plurality of disks (Tesla disks 203) with a hole in the middle on the
지금까지 임펠러와 디스크어레이를 사용하여 양력판(60)에서 양력을 발생시킬 수 있음을 상세히 설명하였다. 상기 양력판(60) 이외에서 양력을 추가로 발생시키기 위하여 본 발명에서의 양력발생장치는 도 4(a)에 도시된 것처럼 꼭지부분이 개구되어 중공된 원뿔형이나 돔형의 양력추가날개(180)를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 양력추가날개(180)는 그 내부에 임펠러를 포함해야 하므로 상기 개구된 단면의 반지름은 임펠러회전반지름(R)보다 크게 형성되는 것이 바람직하며 꼭지부분이 윗쪽을 향한다. 상기 양력추가날개(180)는 양력판 윗방향으로 여러개 사용될 수 있으며 임펠러회전축(50)에 대하여 대칭적으로 위치한다. 상기 양력추가날개(180)들은 양력판(60)에 일측이 부착된 상태에서 위쪽으로 신장된 복수개의 소정의 두께를 가진 양력추가날개지지기둥1(190)이나 바(bar)형상의 양력추가날개지지기둥2(195)에 부착되어 배치된다. 다시 말해, 상기 양력추가날개지지기둥1(190)같은 경우는 도 4(b)에 도시된 것처럼 상기 양력추가날개지지기둥1(190) 가장자리의 일측에 상기 양력추가날개(180)들의 일부가 삽입될 만큼 소정의 면적을 오려낸 후, 상기 오려낸 틈에 상기 양력추가날개(180)들을 삽입시켜 상기 삽입된 상태를 일체화시켜 고정한다. 상기와 같이 고정된 양력추가날개(180)에 상기 임펠러에서 양력판과 평행하되 양력판 외부로 향하는 공기분자들이 배풍(110)형태로 고속으로 유입되면, 상기 양력추가날개(180)가 상기 배풍(110)의 하방으로의 속도성분을 증가시켜 상기 양력추가날개(180)가 양력을 얻는다는 것은 공지의 지식이다. 이것은 고정익항공기의 날개가 양력을 얻는것과 유사하다. 또한 양력추가날개지지기둥2(190)와 상기양력추가날개(180)간의 일체화 및 고정 방법은 본 발명에 있어서 지엽적인 것에 속하므로 설명을 생략한다. 본발명에서 양력추가지지기둥을 지칭할 때는 상기 양력추가지지기둥1(190)이나 양력추가지지기둥2(195)를 의미한 것으로 한다. So far, it has been described in detail that lift can be generated in the lifting
상기 복수개의 양력추가날개(180)가 사용될 때 위쪽도 아니고 아래쪽도 아닌 측면외부에서 상기 양력추가날개(180)들 사이를 통하여 양력판(60)외부에 있는 공기분자들이 상기 임펠러회전반경(R) 내부로 유입해 오는 것을 방지하기 위하여, 상기 양력추가날개지지기둥(190)에 부착되는 내부가 빈 원통이나 꼭지부분이 잘려나간 중공된 돔형상의 통을 측면공기유입방지기(200)로 사용할 수 있다(도 4(a)참조). 또한, 측면공기유입방지기(200)는 바(bar)형상이면서 상기 양력판(60)하단에서 상기 양력판과 평행하게 부착된 상태로 일정한 각도 간격으로 방사상으로 배치된 후, 상기 양력판(60) 반지름보다 더 큰 지점에서 소정의 각도로 위쪽 방향으로 꺽여진 복수개의 측면공기유입방지기지지기둥(201)들에 부착 될 수 있다.(도 4(c),(d)참조)When the plurality of
또한, 양력발생장치의 측면에서 공기분자들이 임펠러 회전영역 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여 임펠러날개(90)의 끝을 소정의 각도로 날개가 굽어진 방향으로 구부려주는 날개반사방지기(140)를 추가로 사용할 수도 있다(도 1 참조).In addition, in order to prevent air molecules from entering the impeller rotation area on the side of the lift generator, a wing
본 발명의 양력발생장치에서 임펠러회전축(50)이 긴 경우에 기구적 안정성을 확보하기 위하여 임펠러회전축지지대(290)와 임펠러회전축지지베어링(300)을 사용 할 수 있다. 다시말해 도 4(a),(c)에 도시된 것처럼 양력판(60) 중앙에 동력원(40)이 장착되고, 상기 양력판(60)을 둘러싸는 양력추가날개(180)가 일단이 상기 양력판(60)에 고정된 복수개의 양력추가날개지지기둥(190)에 부착되는 구조에서, 임펠러회전축(50)의 꼭대기에는 상기 임펠러회전축(50)을 감싸는 임펠러회전축지지베어링(300)이 장착되고 상기 임펠러회전축지지베어링(300)과 상기 양력추가지지기둥(190) 꼭대기를 연결하는 휘어진 바(bar) 형상의 임펠러회전축지지대(290)가 설치되어 상기 임펠러회전축지지베어링(300)을 지탱한다.In the lift generator of the present invention, in order to secure mechanical stability when the
이상에서는 종래 드론의 프로펠러(30)와 상기 프로펠러(30) 아래에 설치하여 독립적으로 추가적인 양력을 발생 시킬 수 있는 임펠러 또는 디스크어레이와 상기 임펠러 또는 디스크어레이가 배출한 배풍(110)때문에 추가적인 양력을 발생시키는 양력추가날개(180)(들)이 양력발생장치의 부품으로 사용될 수 있음을 보였다.In the above, the
이하에서는 양력판(60) 위에 측면프로펠러(530)를 설치하여 공기를 양력판 외부로 배출시켜 양력을 발생시키는 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of generating lift by discharging air to the outside of the lifting plate by installing the
양력판과 일체화된 동력원의 회전축이 지평면과 수평일 때 도 5(a)와 (b)에 각각 도시된 것처럼 상기 측면프로펠러회전축(550) 일단이나 양단에 상기 측면프로펠러(530)(들)를 장착하여 "측면프로펠러형 양력발생장치"를 구현할 수 있다는 것을 당 업자라면 쉽게 이해 할 수 있을 것이다. 왜냐하면 양력판 위의 공기을 상기 양력판(60)외부로 배출시켜 양력을 발생시키겠다는 구상이 같기 때문이다. 상기 측면프로펠러회전축(550) 양단에 각각 상기 측면프로펠러(530)들를 장착하면 일장일단이 있다. 왜냐하면 회전축에 작용하는 프로펠러들의 반작용이 상쇄되기 때문에 동력원의 내구성이 더 증가되고 동력원의 수를 줄일 수 있지만 두개의 프로펠러가 함께 회전하므로 프로펠러가 1개씩 따로따로인 두개의 프로펠러에 비하여 비행자유도가 감소하기 때문이다. 편의상, 상기와 같이 측면프로펠러를 사용한 양력발생장치를 칭함에 있어서 프로펠러회전축의 일단에만 측면프로펠러를 장착하여 양력을 발생시키는 장치를 "측면프로펠러형 양력발생장치1"라고 하고, 양단에 모두 측면프로펠러를 장착하여 양력을 발생시키는 장치를 "측면프로펠러형양력발생장치2"라고 하고 상기 두 종류의 양력발생장치들을 모두 칭할때는 "측면프로펠러형 양력발생장치"라고 하겠다. When the rotation axis of the power source integrated with the lift plate is horizontal to the horizontal plane, the side propeller 530(s) is mounted on one or both ends of the side
상기 "측면프로펠러형 양력발생장치"에서 판상의 양력추가날개의 설치는 배풍(110)의 경로상에 상기 배풍을 마주보는 위치에 도 5(a) 또는 (b)처럼 설치 할 수 있음을 당 업자는 쉽게 알 수 있을 것이다. 본 발명의 모든경우에 양력추가날개는 배풍(110)의 진행 방향을 하방으로 더 향하게 하므로써 추가적인 양력을 발생 시키는 역할을 한다. 이 경우에 필요시 측면공기유입방지기(200)를 설치한다면 상기 배풍이 지나가는 방향을 따라서 양력판(60)에 지평면과 수직하게 설치하는 것이 바람직 하다( 도 5 (c)). 상기 "측면프로펠러형 양력발생장치"에서 측면프로펠러(530)를 장착한 동력원(40)들은 양력을 증가시키기위하여 상방향으로 복수개가 다단으로 장착될 수 있지만, 그 장착 방법에 대한 설명은 본 발명에서 지엽적인 것에 속하므로 생략한다. 유사하게 하나의 동력원(40)에 복수개의 측면프로팰러(530)들이 도 5(d)에 도시된 것처럼 아이들풀리(551)와 타이밍벨트(552)를 사용하여 서로 연동된 상태에서 양력판(60)위에서 상방향으로 다단으로 설치될 수 있음을 당 업자는 잘 알 수 있을 것이다.In the "side propeller type lift generator", the installation of the plate-shaped lift wing can be installed at a position facing the exhaust air on the path of the
이하에서는 본 발명에서 제시한 3가지 종류의 양력발생장치(임펠러형, 디스크어레이형, 측면프로펠러형 양력발생장치)에서 양력판 위에서 양력판 외부로 배출되는 배풍의 속력을 증가시키기 위한 방법에 대하여 설명한다. 배풍의 속력증가는 양력판의 양력을 증가시키기 위한 필요조건이다. 유체역학에서 연속방정식은 단위시간당 통과하는 유체(여기서는 배풍)의 양이 일정할 때, 그 속력은 유체가 지나는 단면적의 크기에 반비례함을 의미하고 있다. 그러므로 상기 배풍을 관속으로 지나게하여 관이 점점 좁아지게 한 후 양력판 위로 배출시키면 배풍의 속도가 증가한다는 것은 공지의 지식이다.Hereinafter, a method for increasing the speed of exhaust wind discharged from the lift plate to the outside of the lift plate in the three types of lift generators (impeller type, disk array type, side propeller type lift generator) presented in the present invention will be described. do. An increase in the speed of the tailwind is a necessary condition for increasing the lift of the lift plate. In fluid mechanics, the continuity equation means that when the amount of fluid passing per unit time (here, exhaust air) is constant, the speed is inversely proportional to the size of the cross-sectional area through which the fluid passes. Therefore, it is known knowledge that the speed of the exhaust air increases when the exhaust air is passed through the tube, the tube is gradually narrowed, and then discharged onto the lifting plate.
본 발명에서 "임펠러형 양력발생장치"나 "디스크어레이형 양력발생장치"에서 원하는 만큼의 양력을 발생시킬 수 있을 경우에는 상기 양력발생장치들의 맨 꼭대기에 장착되는 프로펠러(30)는 없어도 된다. 다시말해 본 발명의 논의를 시작함에 있어서 상기 종래의 프로펠러(30) 아래에 임펠러를 두어서 양력을 추가로 발생시키겠다는 의도로 논의를 전개하였으나 종국에 가서는 상기 프로펠러(30)는 제거할 수도 있고 필요에 따라 부착할 수도 있는 양력발생장치를 구성 할 수 있다는 것이다. 또한 본 발명에서 사용된 프로펠러는 2엽프로펠러를 포함하여 다엽프로펠러들이 사용될 수 있다. In the present invention, when a desired amount of lift can be generated in an "impeller-type lift device" or a "disk array-type lift device," the
또한 본 발명에서 제시한 3가지 종류의 양력발생장치들의 양력판(60)에는 도 6에 도시된 것처럼, 판상의 양력판(60) 측면의 외부로부터 양력판(60)의 하부로 양력판과 일체화되어서 유입된 관(양력판관통관(560))이 상기 양력판(60)을 하부에서 상부로 관통하여 상방향으로 공기를 유입시키므로서 상기 양력판(60) 상부에서 하방향으로 고속으로 유입되는 공기들과 충돌을 일으켜 공기의 평균적인 하방향속도를 감소시켜 상기 양력판위의 압력을 감소시키는 양력판관통관(560)을을 가질 수 있다. 또한, 상기 양력판관통관(560)이 상기 양력판(60) 상부로 관통될 때 양력판(60)상부로 노출된 관 부분은 소정의 각도로 휘어질 수있다. 또한 상기양력판(60) 측면 외부에 있는 양력판관통관(560)은 지평면과 수직이 되도록 휘어질 수있다(도 6(b), (c)참조). 또한 상기 양력판관통관(560)이 급격하게 휘어진 모서리부분은 잘라내어 연결하므로서 공기의 흐름을 부드럽게 할 수있다(도 6(c) 참조). 또한 상기 양력판관통관(560)관은 본 발명에서 제시한 "양력판지지프레임" 역할도 가능하다. In addition, in the lifting
30. 프로펠러 40. 동력원(모터 또는 엔진)
50. 임펠러회전축 51. 프로펠러회전축
60. 양력판 80. 임펠러밑판
90. 임펠러날개 100 회전체프레임
110. 배풍 120. 하강기류
130. 대기압 140. 날개반사방지기
150. 내부시로코팬,내부디스크어레이 160. 외부시로코팬,외부디스크어레이
180. 양력추가날개 190. 양력추가날개지지기둥1
195. 양력추가날개지지기둥2 200. 측면공기유입방지기
201. 측면공기유입방지기지지기둥 203. 테슬라원판
204. 테슬라원판지지기둥 290. 임펠러회전축지지대
300. 임펠러회전축지지베어링 530. 측면프로펠러
550. 측면프로펠러회전축 551. 아이들풀리
552. 타이밍벨트 560. 양력판관통관
H : 임펠러날개높이 R : 임펠러회전반경
30.
50.
60.
90.
110.
130.
150. Internal sirocco fan,
180. Lift
195. Lifting wing support column 2 200. Side air inflow preventer
201. Side air inflow prevention
204. Tesla
300. Impeller rotating
550. Side
552. Timing
H: impeller blade height R: impeller rotation radius
Claims (11)
판상의 양력판(60):
상기 양력판(60)을 상하로 관통하는 임펠러 회전축(50); 및
상기 임펠러 회전축(50)의 주위에 방사상으로 부착되되, 상기 양력판(60)의 상부에 형성되는 복수 개의 임펠러 날개(90)들로 이루어져
상기 임펠러회전축(50)과 이에 부착된 상기 임펠러 날개(90)들이 회전하게 되면 상기 양력판(60) 상부의 압력이 상기 양력판(60) 하부의 압력보다 낮아져 양력이 발생하는 것을 특징으로 하는 양력 발생 장치.In the lift generating device,
Plate-like lifting plate 60:
an impeller rotating shaft 50 vertically penetrating the lifting plate 60; and
It consists of a plurality of impeller blades 90 attached radially around the impeller rotating shaft 50 and formed on the upper part of the lifting plate 60.
When the impeller rotating shaft 50 and the impeller blades 90 attached thereto rotate, the pressure of the upper part of the lift plate 60 is lower than the pressure of the lower part of the lift plate 60, and lift is generated, characterized in that generating device.
상기 복수의 임펠러날개(90)들의 일측을 서로 연결하여 일체로 고정시키는 회전체프레임(100)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양력 발생 장치.According to claim 1,
The lift generating device further comprises a rotating body frame 100 for connecting one side of the plurality of impeller blades 90 to each other and integrally fixing them.
상기 임펠러날개(50)의 외주변에는 양력추가날개(180)가 더 구비되되,
상기 양력추가날개(180)는 상기 임펠러날개(90)들에 의하여 발생하면서 상기 양력판(60)과 평행하면서도 외측으로 향하는 공기 유동인 배풍(110)의 방향이 하방방향으로 더 향하게 변화시켜 추가적인 양력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 양력 발생 장치. According to claim 1,
Additional lift blades 180 are further provided on the outer periphery of the impeller blades 50,
The additional lift blades 180 change the direction of the exhaust air 110, which is an air flow parallel to the lift plate 60 and directed outward, generated by the impeller blades 90 more downward to provide additional lift. A lift generating device characterized in that for generating.
판상의 양력판(60):
상기 양력판(60)을 상하로 관통하는 임펠러회전축(50); 및
상기 양력판(60) 위에 상기 양력판(60)과 수평을 이루면서 상기 임펠라회전축(50)과 일체화된 임펠러밑판(80), 상기 임펠러밑판(80)과 일체화된 상태에서 상방향으로 신장된 복수개의 바(bar)형상의 테슬라원판지지기둥(204), 상기 테슬라원판지지기둥(204)과 일체화 되어있으면서 소정의 간격을 유지하면서 상기 양력판(60) 상방향으로 적층된 테슬라원판(203)들, 상기 임펠러밑판(80)이 회전하게 되면 상기 테슬라원판(203)들과 공기와의 상호작용인 경계층 효과에 의하여 상기 양력판(80) 위의 공기들이 배풍 형태로 상기 양력판(60)과 수평한 외부방향으로 이탈함으로써 상기 양력판(60) 상부의 압력이 상기 양력판(60) 하부의 압력보다 낮아져 양력이 발생하는 것을 특징으로 하는 양력 발생 장치.In the lift generating device,
Plate-like lifting plate 60:
an impeller rotating shaft 50 vertically penetrating the lifting plate 60; and
An impeller bottom plate 80 integrated with the impeller rotation shaft 50 while being horizontal with the lift plate 60 on the lifting plate 60, and a plurality of upwardly extended in a state integrated with the impeller bottom plate 80 Bar-shaped Tesla disc support pillars 204, Tesla discs 203 stacked upward on the lifting plate 60 while maintaining a predetermined distance while being integrated with the Tesla disc support pillars 204, When the impeller bottom plate 80 rotates, the air above the lifting plate 80 flows horizontally with the lifting plate 60 in the form of exhaust air due to the boundary layer effect, which is an interaction between the Tesla discs 203 and the air. By departing in an outward direction, the lift plate (60) is lowered in pressure at the top and lift is generated.
상기 테슬라원판(203)은 경계층 효과를 높이기 위해 표면이 거친 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 양력 발생 장치According to claim 4,
The Tesla disk 203 is a lift generating device, characterized in that the surface is made of a rough shape to increase the boundary layer effect
상기 테슬라원판(203)의 외주변에는 양력추가날개(180)가 더 구비되되,
상기 양력추가날개(180)는 상기 테슬라원판(203)들에 의하여 발생하면서 상기 양력판(60)과 평행하면서도 외측으로 향하는 공기 유동인 배풍(110)의 방향이 하방방향으로 더 향하게 변화시켜 추가적인 양력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 양력 발생 장치.According to claim 4,
Additional lifting wings 180 are further provided on the outer periphery of the Tesla disk 203,
The additional lifting wings 180 change the direction of the airflow 110, which is an air flow parallel to the lifting plate 60 and directed outward, generated by the Tesla disks 203 downward, to provide additional lift. A lift generating device characterized in that for generating.
판상의 양력판(60):
상기 양력판(60) 위에 설치되어 고정된 동력원(40)의 회전축인 측면프로펠러회전축(550)의 일단에 측면프로펠러(530)가 장착된 상태에서 상기 측면프로펠러(530)가 회전하면 상기 양력판(60) 위의 공기가 배풍형태로 상기 양력판(60)과 수평한 외부방향으로 이탈하므로서 상기 양력판(60) 상부의 압력이 상기 양력판(60) 하부의 압력보다 낮아져 양력이 발생하는 것을 특징으로 하는 양력 발생 장치.In the lift generating device,
Plate-like lifting plate 60:
When the side propeller 530 rotates in a state where the side propeller 530 is mounted on one end of the side propeller rotation shaft 550, which is a rotation axis of the power source 40 installed and fixed on the lifting plate 60, the lifting plate ( 60) As the air above escapes in a horizontal outward direction with the lifting plate 60 in the form of a vent, the pressure at the top of the lifting plate 60 is lower than the pressure at the bottom of the lifting plate 60, and lift is generated. A lift generating device to be used.
상기 동력원(40)의 측면프로펠러회전축(550)의 양단에 상기 측면프로펠러(530)가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 양력발생장치.According to claim 7,
The lift generator, characterized in that the side propellers (530) are respectively installed at both ends of the side propeller rotating shaft (550) of the power source (40).
상기 양력판(60) 위의 공기들이 배풍형태로 상기 양력판(60)을 이탈하는 경로상에 양력추가날개(180)가 더 구비되되,
상기 양력추가날개(180)는 상기 배풍의 이동방향이 더 하방방향으로 향하도록 변화시켜 추가적인 양력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 양력발생장치.According to claim 7,
Additional lifting wings 180 are further provided on the path through which the air on the lifting plate 60 leaves the lifting plate 60 in the form of a vent,
The lift-adding wing 180 generates additional lift by changing the moving direction of the exhaust air to a lower direction.
양력을 증대시킬 수 있도록 상기 측면프로펠러(530)들이 장착된 동력원(40)들이나 또는 하나의 동력원과 아이들풀리(551) 및 타이밍벨트(552)를 사용하여 서로 연동된 복수개의 측면프로펠러(530)들이 상기 양력판(60)에 상방향으로 다단으로 설치된 것을 특징으로 하는 양력발생장치.
According to claim 7 or 8,
In order to increase lift, the power sources 40 to which the side propellers 530 are mounted or a plurality of side propellers 530 interlocked with each other using one power source and an idle pulley 551 and a timing belt 552 Lifting device, characterized in that installed in multiple stages upward to the lifting plate (60).
판상의 양력판(60) 측면의 외부로부터 양력판(60)의 하부로 양력판과 일체화되어서 유입된 관(양력판관통관(560))이 상기 양력판(60)을 하부에서 상부로 관통하여 상방향으로 공기를 유입시키므로서 상기 양력판(60) 상부에서 하방향으로 고속으로 유입되는 공기들과 충돌을 일으켜 공기의 평균적인 하방향속도를 감소시키는 양력판관통관(560)을 갖는 것을 특징으로 하는 양력발생장치.
According to claim 1 or 4 or 7 or 8,
A pipe (lifting plate through-pipe 560) integrated with the lifting plate and introduced from the outside of the side surface of the plate-shaped lifting plate 60 to the lower part of the lifting plate 60 passes through the lifting plate 60 from the lower part to the upper part By introducing air in the direction, it is characterized in that it has a lifting plate through-pipe 560 that reduces the average downward speed of air by colliding with air flowing in at high speed from the top of the lifting plate 60 downward. lift generator.
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