KR20230074978A - 무인비행체용 소음기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무인비행체용 소음기에 관한 것으로, 내부에 격벽이 구비되어 제1챔버와 제2챔버가 형성된 본체 및 상기 본체를 수평방향으로 관통하도록 구비되고, 상기 제1챔버 영역에는 하나의 공명홀이 형성되고, 상기 제2챔버 영역에는 다수의 타공홀이 형성된 파이프를 포함한다.

Description

무인비행체용 소음기{SILENCER FOR UNMANNED AERIAL VEHICLES}
본 발명은 무인비행체용 소음기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 엔진-배터리 추진 시스템을 사용하는 무인비행체의 소음을 저감시키는 무인비행체용 소음기에 관한 것이다.
최근 수년 사이에 소형 무인비행체, 즉 드론이나 멀티콥터의 활용 방안을 두고 다양한 연구가 진행되고 있는데, 군사용 정찰 드론부터 무인 촬영기, 무인 택배 배달 서비스 등의 통상적인 분야에 이르기까지 그 활용분야가 무궁무진하다.
관련 산업 기술의 발전에 따라 무인비행체 자체의 무게는 가벼워졌고, 작동 시간이 늘어났으며, 각종 센서를 장착하게 되었는데, 이를 통해 무인비행체의 역할은 보다 다양화되고 있다.
현재 항공용 소형 가솔린 엔진에 사용하고 있는 일반적인 배기장치는 크게 세 가지 형태로 나뉠 수 있으며, 첫 번째로는 무게 경량에 초점을 두고 단순히 배기 확대 및 방향 전환을 이용한 Muffler 형태, 두 번째로는 전체적인 배기의 유로를 늘리고 내부에 팽창 및 축소 구조를 적용한 Canister 형태, 마지막으로 배기가스의 공명(Resonance)을 이용한 Tuned Pipe 형태가 있습니다.
Muffler 방식은 중량 / 부피는 세 가지 장치 중 가장 작으나 소음 저감 효과가 미비하고, Canister 및 Tuned Pipe 의 경우 소음 저감 효과가 일부 있으나, 중량 및 부피가 커서 적용 시 장착 및 비행성능에 제약 사항이 발생하여 무인비행체에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
대한민국등록특허공보 제10-2013065호 대한민국등록특허공보 제10-1999187호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 하이브리드 엔진-배터리 추진시스템을 사용하는 무인비행체의 엔진 운용 RPM 및 이에 따른 특정 주파수 영역에 특화된 소음기를 통하여 중량 증가 및 부피 증가는 최소화하고 소음 저감 효과를 이룰 수 있는 무인비행체용 소음기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기는 내부에 격벽이 구비되어 제1챔버와 제2챔버가 형성된 본체 및 상기 본체를 수평방향으로 관통하도록 구비되고, 상기 제1챔버 영역에는 하나의 공명홀이 형성되고, 상기 제2챔버 영역에는 다수의 타공홀이 형성된 파이프를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기는 하이브리드 엔진-배터리 추진시스템을 사용하는 무인비행체의 엔진 운용 RPM 및 이에 따른 특정 주파수 영역에 특화된 소음기를 통하여 중량 증가 및 부피 증가는 최소화하고 소음 저감 효과를 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기의 내부를 투시한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기 제2챔버 내부의 파이프를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기의 슬리브를 나타낸 사진.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기의 흡음재를 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 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다.
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).' 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 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기의 내부를 투시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기의 슬리브를 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기의 흡음재를 나타낸 사진이다.
본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기는 무인비행체 엔진의 배기 측에 연결될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기는 하이브리드 엔진-배터리 추진 시스템을 사용하는 무인비행체에 적용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체용 소음기는 본체(100), 파이프(200) 및 배기부(300)를 포함한다.
상기 본체(100)는 내부에 격벽(101)이 구비되어 제1챔버(110)와 제2챔버(120)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 본체(100)는 내부가 빈 원통형으로 형성될 수 있으며, SUS-304와 같은 금속으로 형성될 수 있으나, 소재의 경우 이에 한정되는 것은 아니며, 내열성이 있는 소재라면 어떠한 소재도 가능하다.
또한, 상기 본체(100)는 내부의 소정 위치에 격벽(101)이 형성되어 2 개의 챔버가 형성될 수 있다. 즉. 상기 본체(100)는 격벽(101)에 의해 제1챔버(110)와 제2챔버(120)가 형성될 수 있으며, 제2챔버(120)가 제1챔버(110)에 비해 내부 부피가 더 넓은 것이 바람직하다.
상기 파이프(200)는 본체(100)를 수평방향으로 관통하도록 구비될 수 있다.
여기서, 상기 파이프(200)는 소정의 직경을 같은 관 형태로 형성될 수 있으며, SUS-304와 같은 금속으로 형성될 수 있으나, 소재의 경우 이에 한정되는 것은 아니며, 내열성이 있는 소재라면 어떠한 소재도 가능하다.
또한, 상기 파이프(200)는 제1챔버(110) 내부의 파이프(200) 부분에는 하나의 공명홀(210)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1챔버(110) 부분은 헬름홀츠 공명기(Helmholtz Resonator) 형태를 가질 수 있다.
즉, 외부로 돌출된 구조가 아닌 제1챔버(110) 내부에 위치한 파이프(200)에 형성된 공명홀(210)을 통해서 제1챔버(110) 내부의 영역을 공명 영역으로 확보하는 구조로 구성될 수 있다.
특히 제1챔버(110)의 부피 및 공명홀(210)의 직경은 엔진의 행정 및 실린더의 수, 최적 운용 RPM에 맞게 주요 배기 소음 주파수를 계산하거나, 소음 주파수 분석기를 통해서 측정 후, 이를 일반적인 헬름홀츠 공명기 부피 계산 식에 적용하여 결정할 수 있다.
한편, 상기 제2챔버(120) 내부의 파이프(200) 부분에는 다수의 타공홀(220)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 파이프(200) 중 제2챔버(120) 내부에 위치한 부분에는 외주면을 따라 일정한 간격으로 다수의 타공홀(220)이 타공될 수 있다.
여기서, 상기 파이프(200) 중 타공홀(220)이 형성된 부분을 감싸도록 슬리브(230)가 형성될 수 있다.
특히, 상기 슬리브(230)는, 도 4에 도시된 사진과 같이, 직조 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 후술되는 흡음재(240)를 감싼 형태로 형성되어 파이프(200)에서 타공홀(220)이 형성된 부분을 통하여 흡음재(240)가 비산되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 슬리브(230)는 고온을 견딜 수 있는 재료 형성될 수 있다. 예컨대, 유리 섬유 (Glass Fiber), 세라믹 섬유 (Ceramic Fiber), 탄소 섬유 (Carbon Fiber) 등의 재료로 형성될 수 있다.다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 배기가스의 높은 고온(섭씨 500도 이상)을 견딜 수 있는 소재라면 어떠한 소재도 가능하다.
또한, 상기 파이프(200)와 슬리브(230) 사이에는 흡음재(240)가 충진될 수 있다.
여기서, 상기 흡음재(240)는 유리섬유, 세라믹 섬유 또는 탄소섬유 중 어느 하나일 수 있다. 구체적으로, 도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이, 유리섬유, 세라믹 섬유 또는 탄소섬유 중 어느 하나 또는 이의 복합체로 구성된 흡음재(240)가 파이프(200)와 슬리브(230) 사이에 충진된 형태로 형성될 수 있다.
상기 배기부(300)는 본체(100)의 일측에 파이프(200)와 연통되도록 형성되되, 내부에 공간이 형성되고, 배기의 방향이 지면과 반향하도록 배기구(310)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 배기부(300)는 내부가 빈 원통형태로 형성될 수 있으며, 내부에 소정의 공간이 형성되어 소음의 팽창을 통해 추가적으로 배기 소음을 저감할 수 있다.
또한, 상기 배기부(300)는 배기구(310)가 지면과 반대방향으로 형성되어 무인비행체의 운용 시 소음이 지면으로 전파되는 것을 최소화할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서를 통해 개시된 모든 실시 예들과 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 실시 예들은 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.
100 : 본체
110 : 제1챔버
120 : 제2챔버
200 : 파이프
210 : 공명홀
220 : 타공홀
230 : 슬리브
240 : 흡음재
300 : 배기부

Claims (4)

  1. 내부에 격벽이 구비되어 제1챔버와 제2챔버가 형성된 본체; 및
    상기 본체를 수평방향으로 관통하도록 구비되고, 상기 제1챔버 영역에는 하나의 공명홀이 형성되고, 상기 제2챔버 영역에는 다수의 타공홀이 형성된 파이프;
    를 포함하는 무인비행체용 소음기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파이프는
    상기 제2챔버 영역을 감싸도록 형성된 슬리브; 및
    상기 파이프와 상기 슬리브 사이에 충진되는 흡음재;
    를 포함하는 무인비행체용 소음기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡음재는
    유리섬유 또는 탄소섬유 중 어느 하나인 무인비행체용 소음기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 일측에 상기 파이프와 연통되도록 형성되되, 내부에 배기 팽창을 위한 공간이 형성되고, 배기의 방향이 지면과 반대 방향으로 형성되도록 하는 배기부를 더 포함하는 무인비행체용 소음기.




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KR101999187B1 (ko) 2017-09-01 2019-07-12 주식회사 대한항공 엔진-배터리 하이브리드 추진시스템
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