KR101494391B1 - 조종날개 구동장치를 포함하는 비행체 - Google Patents

Abstract

본 명세서에서는 비행체의 조종날개 구동장치를 포함하는 비행체에 대해 개시한다. 본 명세서에서 개시하는 비행체는 추진체를 포함하는 본체, 본체의 비행 방향을 제어하는 조종날개 및 조종날개를 제어하는 조종날개 구동장치를 포함하고, 조종날개 구동장치는 회전축을 갖는 팬, 외부유체가 유입되는 유체유입구, 유체유입구로 유입되는 유체의 흐름에 의해 팬이 회전되도록 배치된 유체유로, 유체유로 내의 유체의 흐름을 제어하여 팬의 회전을 조절하는 제어부 및 회전축의 회전을 조종날개에 전달하는 구동전달부를 포함한다. 이렇게 함으로써, 비행체에 유입되는 외부유체의 흐름을 이용하여 팬이 회전하고, 팬의 회전에 의해 조종날개의 구동 및 제어가 가능하게 된다.

Description

조종날개 구동장치를 포함하는 비행체{Flight Vehicle having Apparatus for Driving Control Fin}

본 명세서에서는 조종날개 구동장치를 포함하는 비행체에 대해 개시한다.

로켓비행체는 로켓 또는 제트엔진 등으로 추진되는 비행체를 의미한다. 로켓비행체의 경우, 비행 안정성과 방향제어를 위해 날개를 포함할 수 있다. 고정날개는 주로 비행의 안정성을 담보하기 위해 사용되고, 조종날개는 주로 방향제어를 위해 사용된다. 조종날개는 고정날개와 대비하는 개념으로 구동날개라고도 한다.

종래의 조종날개의 구동은 공압을 포함한 유압 또는 전기식 구동장치가 사용되고, 구동에 필요한 에너지는 별도의 저장장치(압축 탱크, 가스발생기, 배터리 등)로부터 공급을 받아야 했다. 그러나, 외부로부터 에너지를 공급받는 형태의 경우, 에너지의 소모에 따라 운용시간(비행시간)이 결정되는 단점이 있었고, 전기식 구동장치의 경우 많은 소모전력으로 인한 열이 발생될 수 있고, 발생된 열을 처리하는 것에도 어려움이 있었다.

본 명세서에서는 장기간 비행을 하더라도 조종날개의 구동을 위한 에너지 소모가 거의 없고, 열발생으로 인한 방열 설계가 필요없는 조종날개 구동장치를 포함하는 비행체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 명세서에서 개시하는 비행체는 추진체를 포함하는 본체, 본체의 비행 방향을 제어하는 조종날개 및 조종날개를 제어하는 조종날개 구동장치를 포함한다. 여기서, 조종날개 구동장치는 회전축을 갖는 팬, 외부유체가 유입되는 유체유입구, 유체유입구로 유입되는 유체의 흐름에 의해 팬이 회전되도록 배치된 유체유로, 유체유로 내의 유체의 흐름을 제어하여 팬의 회전을 조절하는 제어부 및 회전축의 회전을 조종날개에 전달하는 구동전달부를 포함한다.

상기 유체유로는 상기 팬을 제1 방향으로 회전시키도록 배치된 제1 유로; 및 상기 팬을 제2 방향으로 회전시키도록 배치된 제2 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유체유로는 상기 제1 유로를 개패하는 제1 밸브와 상기 제2 유로를 개패하는 제2 밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 유체유로는 상기 유체유입구로부터의 상기 유체의 흐름을 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로로 분리하는 분리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

비행체의 조종날개 구동장치는 상기 회전축의 회전에너지를 조종날개에 전달하는 구동전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구동전달부는 기어조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에 개시된 발명들에 의하면, 비행체가 비행시 유입되는 외부유체를 이용하여 조종날개를 구동하므로, 조종날개의 구동을 위한 에너지 소모가 거의 없고, 열발생으로 인한 방열 설계가 필요없는 효과가 있다.

도 1은 본 명세서에 개시된 비행체의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 조종날개 구동장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 명세서에서 개시하는 조종날개의 구동과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서의 특허청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 특허청구범위에 의해 정의되는 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서에서 개시하는 발명은 비행을 통해 비행체에 유입되는 외부유체를 이용하여 조종날개를 구동 및 제어함으로써 조종날개 구동을 위한 별도의 에너지원을 거의 사용하지 않을 수 있다. 본 명세서에서 비행체는 엔진 또는 추진체 등과 같은 동력발생수단을 이용하여 이동할 수 있는 모든 장치를 포함할 수 있고, 유체는 고체가 아닌 공기와 같은 기체 또는 물과 같은 액체를 포함할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 명세서에 개시된 비행체의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 비행체(본 실시예에서는 로켓비행체를 상정함)는 본체(101), 조종날개(102) 및 조종날개 구동장치(103)를 포함하고, 조종날개 구동장치(103)는 유체유입구(104) 및 유체유로(106)를 포함한다. 비행체의 비행에 의해 외부유체(본 실시예에서는 공기를 상정함)가 유체유입구(104)로 유입되고, 유입된 유체는 유체유로(106)를 통해 조종날개 구동장치(103)를 전달된다. 조종날개 구동장치(103)는 유체의 흐름을 회전에너지로 변환하고, 변환된 회전에너지를 조종날개(102)의 구동에 사용한다.

도 2는 본 명세서에서 개시하는 조종날개 구동장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 비행체의 조종날개 구동장치는 회전축(201)을 갖는 팬(202), 외부유체가 유입되는 유체유입구(203), 유체유입구(203)로 유입되는 유체의 흐름에 의해 팬(202)이 회전되도록 배치된 유체유로(204) 및 유체유로(204) 내의 유체의 흐름을 제어하여 팬(202)의 회전을 조절하는 제어부(205)를 포함한다. 이렇게 함으로써, 비행체에 유입되는 외부유체의 흐름을 이용하여 팬(202)이 회전하고, 팬(202)의 회전에 의해 조종날개(미도시)의 구동 및 제어가 가능하게 된다.

유체유입구(203)는 비행체의 앞 부분에 위치하거나 측면에 위치할 수 있으며, 특별한 제한은 없으며, 유체유입구(203)의 개수는 복수 개일 수도 있다. 외부유체를 가장 효과적으로 유입시키기 위해서는 비행체의 앞 부분에 위치시키는 것이 바람직할 수 있다.

팬(202)은 중심에 회전축(201)을 갖는 것으로서, 팬(202)의 형태나 구조에는 특별한 제한은 없으며, 유체의 흐름에 의해 회전축(201)을 중심으로 회전한다. 구현에 따라, 팬(202)은 회전축(201)에 실질적으로 수평인 유체의 흐름에 의해 회전하는 방식(물래방아형 구조)을 사용할 수 있고, 회전축(201)에 실질적으로 수직인 유체의 흐름에 의해 회전하는 방식(바람개비형 구조)을 사용할 수도 있다.

유체유로(204)는 팬(202)을 제1 방향으로 회전시키도록 배치된 제1 유로(206) 및 팬(202)을 제2 방향으로 회전시키도록 배치된 제2 유로(207)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 방향과 제2 방향은 서로 다른 방향일 수 있고, 예를 들어, 제1 방향은 회전축(201)을 따라 시계방향이고, 제2 방향은 회전축(201)을 따라 반시계방향일 수 있다. 이 경우, 제1 유로(206)와 제2 유로(207)는 각각 좌측과 우측에 배치되고, 제1 유로(206)와 제2 유로(207)에서 배출되는 유체의 흐름의 양을 조절함으로써 팬(202)의 구동방향을 조절할 수 있으며, 이렇게 함으로써 조종날개(미도시)를 원하는 방향으로 이동되도록 제어할 수 있게 된다.

제1 유로(206) 및 제2 유로(207)에 유입되는 유체의 양을 조절하기 위해 유체유로(204)에는 제1 유로(206)를 개패하는 제1 밸브(208)와 제2 유로(207)를 개패하는 제2 밸브(209)를 더 포함하고, 제어부(205)에서 제1 밸브(208) 및 제2 밸브(209)를 제어할 수 있다. 이 경우, 유체유로(204)는 유체유입구(203)로부터의 유체의 흐름을 제1 유로(206) 및 제2 유로(207)로 분리하는 분리부(210)를 더 포함할 수 있다. 이는 하나의 유체유입구(203)를 사용하는 경우, 제1 유로(206)와 제2 유로(207)로 유체를 분리하기 위함이다. 따라서, 복수 개의 유체유입구가 있는 경우에는 별도로 분리부를 사용하지 않을 수도 있다.

도 3은 본 명세서에서 개시하는 조종날개의 구동과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 비행체의 조종날개 구동장치는 팬(302)의 회전축(301)의 회전에너지를 조종날개(306)에 전달하는 구동전달부(305)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 구동전달부(305)는 토크를 증가시키기 위해 기어조립체를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 개시하는 비행체는 추진체를 포함하는 본체, 본체의 비행 방향을 제어하는 조종날개 및 조종날개를 제어하는 조종날개 구동장치를 포함한다. 여기서, 조종날개 구동장치는 회전축을 갖는 팬, 외부유체가 유입되는 유체유입구, 유체유입구로 유입되는 유체의 흐름에 의해 팬이 회전되도록 배치된 유체유로, 유체유로 내의 유체의 흐름을 제어하여 팬의 회전을 조절하는 제어부 및 회전축의 회전을 조종날개에 전달하는 구동전달부를 포함한다.

여기서, 유체유로는 팬을 제1 방향으로 회전시키도록 배치된 제1 유로, 팬을 제2 방향으로 회전시키도록 배치된 제2 유로, 제1 유로를 개패하는 제1 밸브 및 제2 유로를 개패하는 제2 밸브를 포함하고, 제어부는 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어할 수 있다.

비행체에 대한 자세한 내용은 전술한 도 1 및 그 설명에, 조종날개 구동장치에 대한 자세한 설명은 전술한 도 2, 도 3 및 그 설명에 자세히 개시되었으므로, 그 내용을 참조하고, 여기서는 생략하기로 한다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 발명을 한정하는 것이 아니며, 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 특허 청구 범위에서 규정하는 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

101: 본체
102: 조종날개
103: 조종날개 구동장치
104: 유체유입구
105: 유체유로

Claims (10)

1. 추진체를 포함하는 본체;
   상기 본체의 비행 방향을 제어하는 조종날개; 및
   상기 조종날개를 제어하는 조종날개 구동장치를 포함하고,
   상기 조종날개 구동장치는
   회전축을 갖는 팬;
   외부유체가 유입되는 유체유입구;
   상기 유체유입구로 유입되는 유체의 흐름에 의해 상기 팬이 회전되도록 배치된 유체유로;
   상기 유체유로 내의 상기 유체의 흐름을 제어하여 상기 팬의 회전을 조절하는 제어부; 및
   상기 회전축의 회전을 상기 조종날개에 전달하는 구동전달부를 포함하며,
   상기 유체유로는
   상기 팬을 제1 방향으로 회전시키도록 배치된 제1 유로; 및
   상기 팬을 제2 방향으로 회전시키도록 배치된 제2 유로를 포함하는, 비행체.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 유체유로는
   상기 제1 유로를 개패하는 제1 밸브와 상기 제2 유로를 개패하는 제2 밸브를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는, 비행체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유체유로는 상기 유체유입구로부터의 상기 유체의 흐름을 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로로 분리하는 분리부를 더 포함하는, 비행체.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 다른 방향인, 비행체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 방향은 상기 회전축을 따라 시계방향이고, 상기 제2 방향은 상기 회전축을 따라 반시계방향인, 비행체.
7. 제1항에 있어서,
   상기 회전축의 회전에너지를 조종날개에 전달하는 구동전달부를 더 포함하는, 비행체.
8. 제7항에 있어서,
   상기 구동전달부는 기어조립체를 포함하는, 비행체.
9. 제1항에 있어서,
   상기 팬은 상기 회전축에 실질적으로 수평인 유체의 흐름에 의해 회전하는, 비행체.
10. 제1항에 있어서,
    상기 팬은 상기 회전축에 실질적으로 수직인 유체의 흐름에 의해 회전하는,비행체.

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