하방 조정프로펠러형 비행체{Bottom propeller control type vehicle}

본 발명은 무인 회전익기의 한 종류인 소형 하방 날개형 비행체에 관한 것이다.

하방 날개형 비행체는 일반적으로 비행체의 중앙 축을 중심으로 동력으로 회전하는 로터 또는 프로펠러, 동력부, 제어부, 고정판, 조정날개 등으로 구성되어 있으며, 프로펠러 하부에 장치한 반토크 제거용 조정날개를 동작시켜 비행을 수행하는 비행체이다.

종래의 하방 날개형 비행체는, 비행체가 균형을 잃는 매 순간마다 센서 또는 안정바에 의해 로터의 피치를 조정하여 비행체의 균형을 이루거나, 비행체의 정지, 전, 후진 및 좌, 우회전비행을 위하여 비행체 아래에 축을 가로질러 조정날개를 설치하거나, 전후진용 조정날개와 좌우회전용 조정날개를 비행체 아래에 따로 설치하는 방법으로 그 구조와 조정장치가 복잡하고 로터 피치각의 변화로 인해 동력효율이 낮은 문제점이 있었다.

그리고, 고정피치 프로펠러를 사용하여 비행체 하부에 조정날개를 설치하는 종래의 하방 날개형 비행체 또한 조정날개를 조정하기 위한 서보, 조정판, 힌지 등의 여러 요소로 구성된 복잡한 구조와 조정판과 조정날개를 장착하기 위한 힌지가 노출되어 있으므로 파손이 쉽고, 관리에 불편함이 있었으며, 또한 여러 구성요소의 조합으로 인한 부피와 무게가 가중되어 이로 인한 동력효율을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 매 순간마다 로터의 피치를 조정하여야 하고, 조정날개를 작동하기 위한 서보, 조정판, 힌지 등의 여러 요소의 조합으로 구성된 복잡한 구조의 장치가 필요하지 않은 간단한 구조와 장치로 이루어진 하방 조정프로펠러형 비행체를 제공하기 위한 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하방 조정프로펠러형 비행체는,

내부가 비어있는 원형 파이프인 중심축;

상기 중심축의 외주에 삽입되고, 외접기어가 장착된 다수의 날개를 가진 동력프로펠러;

동력을 발생하는 동력원과 상기 동력원에 의해 작동하는 동력모터를 함유한 동력부;

상기 동력모터의 축에 장착되어 고정된 동력기어;

제어장치를 함유한 원통형 제어부;

원형 반지모양의 원형틀;

사각판의 중간 아랫부분이 휘어진 모양을 한 고정판;

다수의 날개를 가진 조정프로펠러를 장착하여 고정한 조정모터;

사각판의 중앙부근에 상기 조정모터가 삽입되어 장착된 보호판;

휘어진 사각판 모양을 다리판;

상기 동력기어와 상기 외접기어가 서로 맞물리도록 상기 동력부를 상기 중심축의 상부에 장착하고, 상기 중심축의 하부에 상기 제어부를 장착하고, 상기 원형틀 아래에 세로로 일정한 간격으로 4개의 다리판을 부착하고, 상기 원형틀과 상기 다리판 내부의 중간부분에 상기 고정판과 상기 조정판의 일 측단을 교대로 시계방향으로 각 각 세로로 고정하여 십자모양으로 장착하고, 상기 고정판과 상기 보호판의 다른 측단은 상기 제어부의 외부에 세로로 고정되게 장착하고, 상기 동력부와 상기 제어부 장치의 배선은 상기 중심축의 내부를 통하여 연결하고, 상기 동력프로펠러의 회전으로 인하여 아래로 발생하는 바람과 상기 조정프로펠러의 회전으로 발생하는 바람을 이용하여 비행체의 반토크 및 비행체의 정지, 좌, 우회전 및 전, 후진비행의 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 하방 조정프로펠러형 비행체는, 상기 동력프로펠러의 회전운동으로 비행체에 발생하는 반토크의 일부는 상기 고정판에 의해 제거되고, 비행체의 정지, 전진 및 후진, 좌회전 및 우회전비행은 상기 조정모터를 작동하여 그 바람의 힘으로 비행을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 하방 조정프로펠러형 비행체는, 비행체의 무게중심이 상기 동력프로펠러와 만나는 상기 중심축의 중앙부근에 오도록 비행체의 장치 및 부품을 설치한 구성을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 하방 조정프로펠러형 비행체는, 비행체의 이륙과 착륙 시 상기 제 1 및 제 2고정판과 상기 제 1 및 제 2보호판과 상기 제 1 및 제 2조정프로펠러를 보호하고, 상기 제 1 및 제 2고정판과 상기 제 1 및 제 2보호판에 바람의 흐름이 잘 전달되도록 상기 다리판을 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 하방 조정프로펠러형 비행체는, 상기 동력프로펠러의 회전으로 인하여 아래로 발생하는 바람을 분할하여 통과하고, 상기 조정프로펠러를 장착한 조정모터를 삽입하여 장착하고, 상기 조정프로펠러와 조정모터를 보호하는 상기 보호판을 설치한 구성을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 조정프로펠러를 장착한 2개의 조정모터로서 비행체의 반토크 제어와 정지, 좌회전 및 우회전, 전진 및 후진비행의 기능을 수행할 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 비행체의 구조와 조정이 간단하여 종래의 비행체의 여러 구성요소의 조합으로 인한 고장 및 파손을 줄일 수 있고, 또한 크기와 무게를 줄일 수 있음으로 동력효율을 높일 수 있게 되고, 나아가 비행체의 체공시간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 하방 조정프로펠러형 비행체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 개념을 보이기 위한 도 1의 종단면도이다.
도 3은 도 1의 일부분을 절단한 하방 조정프로펠러형 비행체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 비행방법을 설명하기 위해 도 1의 일부분이 제거된 상태를 위에서 본 개념도이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 사시도인 도 1과 도 1의 원형틀(5) 및 다리판(51, 52, 53, 54)을 제거한 도 1의 개념 종단면도인 도 2와 도 1의 일부분을 절단한 사시도인 도 3을 참고하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 내부가 비어있는 원형 파이프형상을 한 축인 중심축(1)의 외주에 다수의 날개를 가진 고정피치 동력프로펠러(2)를 장착하고, 상기 중심축(1) 상부에는 동력부(3)를 설치하고, 상기 중심축(1) 하부에는 제어부(4)를 설치하고, 제 1 및 제 2고정판(11, 12)과 제 1 및 제 2보호판(21, 22)의 한쪽 끝단은 서로 교대로 십자모양으로 상기 제어부(4)의 외부에 세로로 부착하여 고정하고, 다른 끝단은 원형반지 모양의 원형틀(5)과 다리판(51, 52, 53, 54)에 세로로 부착하여 고정하며, 다수의 날개를 가진 제 1 및 제 2조정프로펠러(41, 42)를 제 1 및 제 2조정모터(31, 32)의 축에 각 각 장착하여, 제 1 및 제 2조정모터(31, 32)를 상기 제 1 및 제 2보호판(21, 22)에 각각 매설하고, 상기 동력부(3)는 동력기어(63)를 장착한 동력모터(62)와 동력원(7)을 함유하며, 상기 제어부(4)는 제어장치(61)를 함유하며, 상기 동력프로펠러(2)의 축 중심에는 평기어인 외접기어(64)가 장착되어 고정되어 있고, 상기 외접기어(64)는 상기 동력모터(62)에 장착된 평기어인 상기 동력기어(63)와 맞물리도록 장착하고, 상기 동력부(3)와 상기 제어부(4)의 장치는 연결선(8)으로 상기 중심축(1)의 내부를 통하여 서로 연결되는 구조이며, 동력프로펠러(2)의 중심축(1) 중앙부근에 비행체의 무게중심이 되도록, 동력프로펠러(2)의 상부와 하부에 장치한 무게가 동등하게 하도록 비행체의 모든 구성요소를 배치한 구성을 특징으로 한다.

본 구성에서 원형 파이프 모양을 한 중심축(1)은 외접기어(64)가 부착된 동력프로펠러(2)의 축으로, 내부가 비어있어 비행체의 동력부(3)와 제어부(4)의 장치를 연결하는 연결선(8)의 통로로 사용되고, 중심축(1)의 외주는 동력모터(62)의 작동으로 회전운동을 하도록 중앙이 뚫려있는 다수의 날개를 가진 외접기어(64)가 중앙에 부착된 동력프로펠러(2)를 설치하는 축이다.

원형틀(5)은 동력프로펠러(2)의 회전으로 인하여 발생하는 바람이 아래로 잘 전달되도록 원형반지 모양을 한 비행체의 틀로서, 고정판(11, 12), 보호판(21, 22), 다리판(51, 52, 53, 54)이 부착되어 고정되어있다.

도 3은 도 1의 원형틀(5)과 제 1 및 제 2다리판(51, 52) 및 제 1보호판(21)의 일부분을 절단하여 제거한 모양의 사시도로서, 제 1보호판(21)에 장착된 제 1조정모터(31) 및 제 1고정판(11)의 구조를 보다 자세하게 나타낸다.

제 1 및 제 2고정판(11, 12)은 같은 형상을 한 휘어진 판으로, 동력프로펠러(2)의 회전으로 인하여 아래로 발생하는 바람을 분할하고 비행체의 회전토크의 일부를 제거하기 위하여 장착된 것으로서, 동력프로펠러(1)의 회전으로 인하여 아래로 발생한 바람이 고정판의 아랫부분에 부딪혀 고정판 아래로 통과하도록 고정판의 아랫부분이 동력프로펠러(1)의 회전방향과 반대방향으로 휘어진 사각판 모양을 하고 있다.

제 1 및 제 2보호판(21, 22)은 동력프로펠러(2)의 회전으로 인하여 아래로 발생하는 바람을 분할하여 통과하도록 사각판 모양을 하고 있으며, 제 1 및 제 2보호판(21, 22)의 중간 부분에 제 1 및 제 2조정모터(31, 32)를 각각 삽입하여 장착하고, 각 조정모터의 축에는 제 1 및 제 2조정프로펠러(41, 42)가 장착되어 고정되어, 제 1 및 제 2조정모터(31, 32)와 제 1 및 제 2조정모터(31, 32)를 외부로부터의 파손을 최소화하고 보호하는 역할을 한다.

제 1 및 제 2조정모터(31, 32)는 제어부(4)의 제어장치에 의해 각 각 독립적으로 조정하도록 장치되어 있다.

다리판(51, 52, 53, 54)은 비행체의 이륙과 착륙 시, 제 1 및 제 2고정판(11, 12)과 제 1 및 제 2조정프로펠러(41, 42)와 제 1 및 제 2보호판(21, 22)을 보호하고, 동력프로펠러(2)의 회전으로 발생하는 바람의 흐름이 아래로 잘 통과하도록 하는 역할을 하며, 원형틀(2)을 따라 휘어진 사각판 모양을 한다.

여기서, 동력프로펠러(2)와 중심축(1) 부근에 비행체의 무게중심이 오도록, 동력부(3)와 제어부(4)는 무게의 균형과 설계에 따라 위치를 바꾸어 설치하거나, 구성요소의 무게와 설계에 따라 동력부와 제어부를 동력프로펠러의 상부에 함께 설치할 수 있다.

본 발명은, 안정바와 가변피치 로터를 사용하지 않고, 고정피치 프로펠러만으로서 비행체의 평형안정화를 용이하게 이루기 위한 방법으로, 도 1과 같이 고정피치 동력프로펠러(2)의 중심축(1) 부근을 중심으로 상부와 하부에 비행체의 무게가 동등하게 되도록 장치의 무게를 분산하여 설치함으로써, 비행체가 평형안정을 이루는 원리를 이용하는 것이다.

본 발명의 고정피치 동력프로펠러(2)는 회전체로서, 동력프로펠러(2)가 회전하는 동안 항상 수평 평형을 유지하려는 힘을 가지고 있는데, 본 발명은 기본적으로는 그와 같은 수평 평형을 유지하려는 힘인 복원력을 이용하여 비행체 평형안정을 유지한다.

따라서, 동력프로펠러(2)의 수평중심 부근에 비행체의 무게중심이 오도록 비행체의 무게를 상부와 하부에 분산하여 설치하면, 적은 복원력으로도 비행체의 안정을 꾀할 수 있게 되고, 고정피치 프로펠러의 사용으로 가변피치 프로펠러에 비해 동력손실을 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 작동원리를 간단히 설명하면, 동력원(7)에 연결된 연결선(8)을 통해 동력을 전달받은 동력모터(62)를 제어장치(61)가 제어하고, 동력모터(62)의 축에 고정된 동력기어(63)가 회전하면 동력기어(63)에 맞물려있는 외접기어(64)가 동시에 회전함으로써 고정피치 동력프로펠러(2)가 회전하게 되어 비행체가 비행하게 되고, 제 1 및 제 2조정모터(31, 32)를 작동하여 제 1 및 제 2조정프로펠러(41, 42)에서 발생하는 바람의 힘을 조절하여 비행체의 정지, 전진, 후진, 좌회전 및 우회전비행 등의 비행을 수행하게 된다.

도 4는 비행체의 정지, 좌회전, 우회전, 전진 및 후진비행 등의 비행원리를 설명하기 위하여, 대표도인 도 1의 동력프로펠러(2)를 포함한 상부의 장치와 원형틀(5)과 다리판(51, 52, 53, 54)을 제거한, 제어부(4)와 제 1 및 제 2조정모터(31, 32)와 제 1 및 제 2조정프로펠러(41, 42)와 제 1 및 제 2고정판(11, 12)의 구조를 위에서 아래로 본 상태를 간략하게 나타낸 개념도이다.

본 발명의 비행원리를 대표도인 도 1과 도 4를 참고하여 설명하면, 동력부(3)에 함유한 배터리와 같은 동력원(7)과 모터인 동력모터(62)를 제어부(4)에 함유된 제어장치(61)에 배선으로 연결된 동력모터(62)를 작동시켜 동력프로펠러(2)를 반 시계방향으로 회전시키면, 동력프로펠러(2)의 회전으로 아래로 발생하는 바람의 추력으로 비행체는 상승하게 되어 비행체의 비행이 가능하게 되고, 동시에 비행체는 동력프로펠러의 회전운동으로 인하여 발생하는 반 토크 작용으로 시계방향으로 회전하게 된다.

동력프로펠러(2)의 회전으로 인하여 발생하는 비행체의 회전 토크(Torque)는, 제 1 및 제 2고정판(11, 12)이 동력프로펠러의 회전으로 인하여 아래로 발생하는 바람을 받게 되어 회전토크의 일부를 제거하고, 나머지 회전토크는 제 1 및 제 2조정프로펠러(31, 32)의 회전속도를 각 각 조절하여 바람의 힘으로 비행체의 회전토크를 제어하여 정지비행 및 좌, 우회전비행이 가능하게 된다.

또한, 도 4에서 도면의 아랫방향인 화살표 A방향을 비행체의 전진방향으로 그 반대편인 화살표 B방향을 후진방향으로 전제하면, 2개의 조정모터인 제 1조정모터(31)와 제 2조정모터(32)를 제어장치(61)에 의해 독립적으로 제 1 및 제 2조정프로펠러(31, 32)의 회전속도를 서로 다르게 조정하여, 제 1조정프로펠러(41)의 회전속도가 제 2조정프로펠러(42)의 회전속도 보다 더 크면 자이로 프리세션(Gyro Precession) 효과에 의해 비행체가 전진비행을 하고, 그 반대이면 비행체는 후진비행을 하게 된다.

따라서 본 발명에 따르면, 동력프로펠러(2)를 회전하여 그 바람의 힘으로 비행체가 상승과 하강을 하게 되고, 2개의 조정모터(31, 32)를 작동하여 그에 장착된 조정프로펠러(41, 42)에서 발생하는 바람의 힘으로 비행체의 반토크 제어와 비행체의 정지, 좌회전 및 우회전, 전진 및 후진비행의 기능을 수행할 수 있어 비행체의 조정이 간편하여 지며, 종래의 비행체의 서보, 조정판, 힌지 등의 여러 구성요소의 조합으로 인한 고장 및 파손을 줄일 수 있고, 또한 비행체의 구조가 단순하여 비행체의 크기와 무게를 줄일 수 있음으로 동력효율을 높일 수 있게 되고, 나아가 비행체의 체공시간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 그려진 것으로, 원형틀(4)의 윗부분의 표면, 제 1 및 제 2고정판(11, 12) 윗부분의 표면 및 제 1 및 제 2보호판(21, 22) 윗부분의 표면은 바람의 저항을 가장 작게 받도록 유선형으로 제작되어 진다.

각 부품 및 구성요소와의 상세한 배선은 일반적인 배선방법에 따라 비행장치가 작동하도록 한 배선을 따르며, 상세하게 연결한 배선의 설명은 하지 않는다.

또한, 본 발명에 사용하는 부품과 장치의 재질은 플라스틱, 철판, EPP 폼 등의 여러 가지 재질로서 만들어 질 수 있음으로, 각 부품과 장치의 장착 및 고정방법은 설명하지 않고 각 재질에 따라 용접, 끼워맞춤, 접착제 등으로 장착 및 고정한다.

본 발명인 하방 조정프로펠러형 비행체는, 도시하고 설명한 것 이외에도 다양한 변형실시가 가능한 것으로, 본 발명의 목적범위를 일탈하지 않는 한 변형되는 실시 예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.

1 : 중심축 2 : 동력프로펠러
3 : 동력부 4 : 제어부
5 : 원형틀 7 : 동력원
8 : 연결선 11 : 제 1고정판
12 : 제 2고정판 21 : 제 1보호판
22 : 제 2보호판 31 : 제 1조정모터
32 : 제 2조정모터 41 : 제 1조정프로펠러
42 : 제 2조정프로펠러 51 : 제 1다리판
52 : 제 2다리판 53 : 제 3다리판
54 : 제 4다리판 61 : 제어장치
62 : 동력모터 63 : 동력기어
64 : 외접기어