KR20200062777A - 드론 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양력을 발생하는 환형 에어포일을 다수개 구비하고, 낙하방지 프로펠러가 구비된 드론에 관한 것이며, 일반적으로 회전날개(rotor)를 기관으로 회전시켜 발생하는 양력으로 비행하는 항공기를 헬리콥터(helicopter)라고 하며, 이러한 헬리콥터는 사람이 탈 수 있을 정도의 일반적인 헬리콥터와 조종사 없이 비행하는 비교적 작은 크기의 헬리콥터인 드론(drone)이 있다.
그러나 , 드론은 향후 드론택시나 농업용 드론, 택배 등으로 활용범위가 넓어지고, 조종사나 승객, 농부가 타고 각 임무를 수행하는 드론으로 발전해 가는 추세이며, 농사용이나 택배, 택시로 활용될 때, 드론의 양력을 발생하는 바람의 방향이 중요하고, 무엇보다도 조종사나 승객 등의 탑승자의 안전문제가 중요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 양력의 발생시키는 바람을 지면과 수평으로 배출하여 농작물이 훼손되지 않고, 택시 승객이나 택배를 받는 사용자에게도 바람이 오지 않는 편리한 드론과 무동력으로 작동하는 프로펠러의 양력발생으로 드론의 낙하속도를 지연하는 안전한 드론을 제공하는데 있으므로 반드시 필요한 발명이다.

Description

드론{A DRONE}

본 발명은 양력을 발생하는 환형 에어포일을 다수개 구비하고, 낙하방지 프로펠러가 구비된 드론에 관한 것이다.

보다 상세하게는 환형 에어포일에 고속의 바람을 작용하게 하여 베르누이정리에 의한 양력을 발생하고, 추락할 때, 발생하는 공기속도로 프로펠러를 회전하게 하여 발생하는 양력과 낙하산을 자동으로 펴지게 하여 드론의 낙하속도를 느리게 하여 탑승자의 안전을 도모하는 드론에 관한 것이다.

회전날개(rotor)를 기관으로 회전시켜 발생하는 양력으로 비행하는 항공기를 헬리콥터(helicopter)라고 한다.

이러한 헬리콥터는 사람이 탈 수 있을 정도의 일반적인 헬리콥터와 조종사 없이 비행하는 비교적 작은 크기의 헬리콥터인 드론(drone)이 있다.

그러나 , 드론은 향후 드론택시나 농업용 드론, 택배 등으로 활용범위가 넓어지고, 조종사나 승객, 농부가 타고 각 임무를 수행하는 유인용 드론으로 발전해가는 추세이다.

따라서 , 조종사나 승객 등의 탑승자의 안전문제와 농사용이나 택배, 택시로 활용될 때, 드론의 양력을 발생하는 바람의 방향이 매우 중요해졌다.

현재의 방식으로는 대형 드론의 양력을 유지하기위해 발생되는 프로펠러의 후폭풍이 지면으로 향하기 때문에, 농작물의 훼손과 택시의 승객, 택배의 이용자들에게 바람이 직접적으로 와 닿는 것의 여러 난점이 있다.

또한, 고공의 비행을 하는 경우 드론의 탑승자에 대한 완벽한 안전 대책이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 양력의 발생시키는 바람을 지면과 수평으로 배출하여 농작물이 훼손되지 않고, 택시 승객이나 택배를 받는 사용자에게도 바람이 와 닿지 않는 편리한 드론을 제공하는데 있다.

또 다른 본 발명의 목적은 비상추락 시 무동력으로 프로펠러를 회전 시켜 양력을 발생시키는 방법과, 낙하산과 충격완화장치를 이용하여 드론의 낙하속도를 지연하여 탑승객의 안전을 추구하는 안전 드론을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 강력한 터보팬을 사용하여 외부공기를 흡입하는 위치와 배출하는 위치에 환형[도넛 형태] 에어포일[비행기날개]을 각각 설치하여 양력을 발생시키고, 바람의 이송방향을 지면과 반대로 하여 작동하는 프로펠러를 설치하였으며,

비상추락 시 하강하는 드론에 작용하는 바람의 속도로 회전하는 프로펠러의 양력으로 드론의 낙하속도를 방지하며, 고속으로 낙하 할 때, 발생하는 바람의 속도를 신호로 자동으로 산개하는 낙하산을 설치하였다.

또한, 탑승자의 의자에 압력을 이용한 압력을 이용한 완충장치를 설치하고, 드론 본체의 외벽과 의자사이에도 상기 압력완충장치를 설치하여 탑승자가 안전한 비행을 할 수 있도록 하였다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명의 드론은 다음과 같은 효과를 발생시킨다.

1. 중량물을 탑재하는 드론의 양력을 발생하게 하는 바람이 지면과 수평으로 작용하기에 농작물의 훼손이 없고, 택시 승객이나 택배를 받을 때, 이용자에게 바람이 가지 않으므로 편리하게 사용할 수 있다.

2. 비상추락 시, 동력의 인가 없이 낙하속도에 회전하는 프로펠러와 자동으로 산개하는 낙하산에 의해 이중으로 드론의 낙하속도를 지연하며, 탑승의자와 벽체에 압력완충장치가 설치되어 탑승자의 안전을 보장할 수 있다.

3. 대형드론에서 발생되는 프로펠러의 의한 소음이 발생되지 않고 정숙한 드론을 제공할 수 있다.

4. 이륙과 착륙 시에 발생하는 먼지가 없어 장소에 구애 받지 않고 사용할 수 있다.

5. 공기 열을 이용한 발전장치를 사용하여 에너지를 발생시켜 모터를 구동함으로 장기간의 비행활동이 가능하다.

제1도 : 본 발명의 드론의 양력 발생 설명도.
제2도 : 본 발명의 드론의 외, 내부 안전장치 설명도.
제3도 : 본 발명의 드론의 출입도어 설명도.
제4도 : 본 발명의 드론의 승, 하강 설명도.
제5도 : 본 발명의 드론의 낙하 시 낙하속도 지연 설명도.
* 도면의 주요한 부호에 대한 설명.
01) 구동기기 03) 내측에어포일 05) 외측에어포일
07) 회전베어링 09) 터보송풍기 11) 지지다리
13) 선실바디 15) 연료탱크 16) 연결바디
17) 발전장치 19) 낙하산 21) 프로펠러
31) 충격흡수재 32) 회전링크 33) 기둥
35) 의자 37) 공기압완충장치 38) 회전링크
39) 내부도어 41) 승강실 43) 승강장치
88) 회전익 99) 시스템베어링
화살표(⇔)는 회전 및 이동방향 표시임
표시 없는 사각이나 동일모형은 공간이거나 반복된 제품표시임.

본 발명의 구성 상태를 제1도에서 제5도까지 제시한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시한 바와 같이 구동기기(01)의 축에 설치된 회전익(88)이 회전을 하게 되면, 외부의 바람이 내부로 유입하게 되고, 유입된 바람이 다시 내부에서 외부로 흐르게 되는데, 이때, 외부의 바람이 외부로 유입되는 직전의 곳에 환형의 외측에어포일(05)과, 상기 내부에서 외부로 배출되는 직후의 곳에 환형의 내측에어포일(03)을 설치한다.

이때, 외측에어포일(05)과 내측에어포일(03)은 단면의 형상이 반대로 설치되어 작용하는 바람의 속도에 따라 양력이 상부로 발생되는 것이 중요하다.

이어서, 구동기기(01)가 내부중앙부에 설치된 연결바디(16)의 상부에 커버가 설치되고; 상기 커버의 다른 쪽 축단부에 프로펠러(21)가 시스템베어링(99)에 끼워져 결합되어 견고하게 설치되고; 상기 프로펠러(21)의 다른 쪽에 낙하산(19)이 설치되어 있다.

이때, 시스템베어링(99)은 볼베어링과 트러스트베어링, 그리고 한 방향 클러치베어링이 조합되어 결합된 것으로, 양력을 발생하는 한쪽 방향으로만 회전하게 된다.

한편, 상기 연결바디(16)에 설치된 커버의 외측이며, 기 설치된 프로펠러(21)의 하부의 공간에 공기 열 발전장치(17)가 프로펠러(21)의 회전중심을 기준으로 소정의 피치와 직경을 갖도록 하여 원을 이루며 설치되고, 이때, 공기의 이동방향이 지면에서 위쪽 방향으로 흐르는 것이 중요하다.

이는, 드론 주변의 공기밀도가 드론의 상부가 저압이 형성되어 드론이 이륙을 하는데 필요하기 때문이며, 드론은 고압부에서 저압인 위쪽으로 이동하게 되어 수직이륙을 한다.

한편, 상기 연결바디(16)와 외측에어포일(05)의 사이에 연료탱크(15)가 설치되고; 상기 외측에어포일(05)이 설치된 곳의 공기가 외부에서 내부로 안내되는 밑판의 하부에 선실이 구성되어 설치되며; 상기 선실은 다수개의 기둥(33)에 의해 원형으로 구성된다.

이어서, 상기 선실의 어느 한쪽에 내부도어(39)가 회전링크(38)에 지지 설치되고; 상기 선실의 내부는 일정한 각도로 다수개로 나누어 설치하며, 다수개의 의자(35)가 설치되고; 상기 의자(35)와 선실바디(13)사이에 공기압완충장치(37)가 설치되고; 상기 의자(35)의 하부에 공기압완충장치(37)를 각각 설치한다.

이어서, 상기 선실의 천장부 중앙에 유압을 이용한 승강장치(43)를 설치하고; 상기 승강장치43) 다른 쪽에 승강실(41)을 설치한다.

이어서, 상기 선실의 선실바디(13)의 외측의 어느 중간지점[내부도어(39)가 설치된 90°되는 곳]과 180°반대쪽에 터보송풍기(09)를 설치하면 본 발명의구성이 완료 된다.

이어서, 본 발명의 작용 상태를 제1도에서 제5도까지 제시된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

구동기기(01)로는 모터와 엔진을 모두 사용할 수 있으며; 상기 구동기기(01)의 구동으로 회전익(88)이 회전을 하면, 공기가 외측에어포일(05)을 거쳐 내측에어포일(03)을 거쳐 외부로 배출된다.

이 과정에서 베르누이정리에 의하여 양력이 발생하는데, 베르누이정리는 속도에 의해 형성되는 압력부가 있고, 고압부에서 저압부 쪽으로 물체가 이동하는 원리이고, 실제로 드론인 이 원리에 의해 이륙한다.

실례로 직경이 3.4M의 크기이며, 내측 환형에어포일의 양력실험에서 다음과 같은 결과를 볼 수 있었다.

이때, 공기의 배출 방향이 지면과 떨어져 있고, 지면과 수평방향으로 이송되므로 지상에 있는 농작물이나, 승객, 택배이용자 등과 같은 이용객들이 바람에 의해 받는 불편함이 없다.

한편, 공기 열과 냉매의 온도 차이에서 발생되는 에너지를 전기로 변환하는 발전장치(17)는 본인이 출원한 공기 열 발전시스템에서 자세하게 설명하고 있으므로 자세한 설명은 생략하다.

상기 발전장치(17)의 팬이 작동하면 공기가 지면방향에서 하늘 쪽으로 흐르게 되며, 이때, 프로펠러(21) 중간 부까지의 내측은 이 바람에 의해 회전을 하게 되며; 상기 프로펠러(21)의 중간부터 끝단까지의 외측은 양력을 발생하게 하여 드론본체를 지상에서 이륙하는데 도움을 주고, 프로펠러(21)는 시스템베어링(99)에 의해 결합되어 있으므로 한 방향으로만 회전하고, 구동기기(01)와 외부바람에도 한 방향으로 구동 한다.

한편, 선실바디(13)에 설치된 터보 송풍기(09)에 작용은 드론을 앞으로 전진도 하게하고, 후진, 회전을 하게 하게 하는데 동시회전은 전진, 한쪽만 작동을 하게 되면, 회전을 하게하며, 역회전을 하면 브레이크 작용도 한다.

또 다른 한편 승강실(41)은 승강장치(43)에 의향 상, 하로 동작하게 되며, 승객을 탑승하게 하거나, 택배를 내주며, 농부가 농약을 치거나, 수확을 하게하며, 수확한 물품을 선실로 이송한 후, 드론은 이동을 한다.

물론 상기 모든 작업을 무인으로 할 수도 있고, 유인으로 할 수도 있으며, 공기 열 발전장치(17)에서 발생되는 전기에너지에 의해 구동기기(01)및 기타 에너지로 사용하여 장기간 비행할 수 있다.

한편, 공중 비행 중, 기기의 고장에 의해 발생되는 추락사고가 발생되면, 일단 하강속도에 의하여 발생되는 바람이 프로펠러(21)의 내측을 회전시키게 되고; 상기 프로펠러(21)의 외측에서 발생되는 양력이 드론의 하강속도를 늦어지게 하며, 동시에, 하강속도가 소정의 속도의 이상이 되면, 낙하산(19)이 자동으로 산개되어 드론의 낙하속도를 지연 시키게 되는데, 이 산개장치는 통상 사용 기술이므로 상세한 조건 설명은 생략한다.

한편, 탑승자들은 의자(35)에 설치된 안전벨트에 고정되며; 상기 의자(35)의 하부에 설치된 공기압완충장치(37)와; 상기 의자(35)와 선실바디(13), 충격흡수재(31)의 사이에 설치된 공기압완충장치(37)에 의해 드론이 지면과 충돌할 때, 받는 충격이 흡수되어, 안전하게 보호 받을 수 있다.

상기설명과 같이 우리생활에 직접 필요한 대형드론기술은 농부들이나 현대인의 생활에 밀접한 제품으로 다가오고 있고, 모든 기능을 극대화시켜 우리의 생활에 꼭 필요한 기술이니 반드시 필요한 발명이라 볼 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명의 드론을 실시하기위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 않고 이하의 특허 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능할 것이다.

Claims (7)

1. 연결바디(16)의 내부에 구동기기(01)가 설치되고; 연결바디(16)와 연료탱크(15) 사이에 회전익(88)을 설치하고, 외부의 바람이 외부로 유입되는 직전의 곳에 환형의 외측에어포일(05)과, 상기 내부에서 외부로 배출되는 직전의 곳에 환형의 내측에어포일(03)을 설치하는 양력부와,
   연결바디(16)의 상부에 커버를 설치하고; 커버의 다른 쪽 축단부에 프로펠러(21)를 시스템베어링(99)에 끼워 결합하어 견고하게 설치하고; 프로펠러(21)의 다른 쪽에 낙하산(19)을 설치한 추락 안전브레이크부가 설치된 것이 특징인 드론.
2. 연결바디(16)에 설치된 커버의 외측이며, 기 설치된 프로펠러(21)의 하부의 공간에 발전장치(17)를 프로펠러(21)의 회전중심을 기준으로 소정의 피치와 직경을 갖도록 하여 원을 이루며 설치한 동력부와,
   선실바디(13)의 외측의 어느 중간지점[내부도어(39)가 설치된 90°되는 곳]과 180°반대쪽에 터보송풍기(09)가 설치된 주행부와,
   선실의 천장부 중앙에 유압을 이용한 승강장치(43)를 설치하고; 상기 승강장치43) 다른 쪽에 승강실(41)을 설치하며, 선실의 어느 한쪽에 내부도어(39)를 회전링크(38)에 지지 설치하고; 상기 선실의 내부에 다수개의 의자(35)를 설치하고; 상기 의자(35)와 선실바디(13)사이와 의자(35)와 바닥 사이에 공기압완충장치(37)를 설치한 것이 특징인 드론.
3. 제1항에 있어서, 프로펠러(21)를 내측에서 중간지점까지는 에어포일의 작용선과 수직선이 15도 이내의 각도로 설치하고; 프로펠러(21)의 중간지점에서 단부까지는 에어포일의 작용선이 수평선과 15도이내의 각도로 설치하고, 프로펠러(21)가 한 방향베어링과 결합하여 설치된 것이 특징인 드론.
4. 제1항에 있어서, 낙하산(19)이 드론의 하강속도가 1,5m/sec의 속도 이상이 되면, 자동으로 낙하산이 산개되는 센서가 설치된 것이 특징인 드론.
5. 제2항에 있어서, 발전장치(17)를 공기 열을 전기로 변환하는 발전장치로 대체하여 설치하는 것이 특징인 드론.
6. 제2항에 있어서, 공기압완충장치(37)를 유압, 전자력, 자력의 힘으로 대치하여 설치한 것이 특징인 드론.
7. 제1항과 제2항에 있어서, 내측에어포일(03), 외측에어포일(05), 선실바디(13), 터보송풍기(09)의 재질을 마그네슘으로 대치하여 설치한 것이 특징인 드론.

Images