KR100661309B1 - 패러포일, 패러포일 전개장치 및 패러포일 전개 시스템 - Google Patents

패러포일, 패러포일 전개장치 및 패러포일 전개 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공기가 비행중에 패러포일을 사출하는 경우, 전개 가방과 캐노피의 분리 순간에 캐노피 노즈에 공기 유입을 극대화할 수 있도록 하여, 패러포일이 신속하고, 안정적으로 전개되도록 하는 신속 전개 패러포일에 관한 것이다.
본 발명은, 비행을 위한 날개가 되는 캐노피 및 상기 캐노피와 비행물을 연결하는 산줄을 포함하는 패러포일에 있어서, 일단부가 전개 가방 또는 추진체와 연결되며, 타단부는 상기 캐노피의 노즈와 연결되는 방아끈이 결합될 수 있도록, 상기 노즈에 부착되어, 상기 방아끈이 결합되는 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 신속 전개 패러포일을 제공한다.
본 발명에 의하면, 패러포일의 캐노피 노즈에 고리를 형성하고, 로켓에 의해 추진되는 전개 가방에 연결된 방아끈을 이용하여, 캐노피 노즈에 공기 유입이 원활하도록 하여, 패러포일이 신속하게 전개됨으로써, 항공기가 조기에 안정을 찾아 안전하게 비행을 할 수 있는 효과가 있다.
패러포일, 방아끈

Description

패러포일, 패러포일 전개장치 및 패러포일 전개 시스템{Parafoil, Apparatus And System for Deployment of Parafoil}
도 1은 종래의 패러 포일이 장착된 무인 항공기의 사시도,
도 2는 종래의 로켓에 의한 패러포일의 사출 과정에 대한 작동도,
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신속 전개 패러포일의 캐노피 노즈에 대한 사시도,
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방아끈의 정면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패러포일 사출시의 작동도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
300: 신속 전개 파라포일 310: 캐노피
312: 윗 날개 314: 아랫 날개
320: 산줄 340: 립
350a, 350b, 350c: 고리 360: 방아끈
362: 캐노피측 연결 고리 364: 로켓측 연결 고리
370: 공기 흡입구 380: 통기구
본 발명은 신속 전개 패러포일에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항공기가 비행중에 패러포일을 사출하는 경우, 전개 가방과 캐노피의 분리 순간에 캐노피 노즈에 공기 유입을 극대화할 수 있도록 하여, 패러포일이 신속하고, 안정적으로 전개되도록 하는 신속 전개 패러포일에 관한 것이다.
일반적으로, 항공기는 조종사의 조정력에 의하여 비행이 이루어지는 일반 항공기와 지상의 관제 시스템에 의하여 비행이 이루어지는 무인 항공기가 있다.
최근에는 조종사에 대한 안전에 대한 걱정 없이 열악한 환경에서 운용이 가능하며, 비교적 소형화가 가능한 무인 항공기의 개발이 활발해지고 있다.
또한, 무인 항공기의 활용이 높아지면서 다양한 환경에서의 운용을 요구하게 됨에 따라 열악한 이착륙 환경에서도 안전하게 항공기가 이착륙할 수 있도록 항공기가 개발되고 있다.
무인 항공기의 비상시 회수 방법으로 가장 일반적으로 사용되는 방식이 패러포일(Parafoil)을 이용한 방식인데, 패러포일은 네모꼴의 램압날개로서, 최근 나사(NASA)에서 우주선 회수 목적으로도 적용되고 있다.
이와 같이 네모꼴의 캐노피(Canopy)를 가진 패러포일은 종래의 원형 패러슈트(Parashute)에 비해 활공시 직진 안정성 및 조정성이 우수하다는 장점이 있어, 무인 항공기를 원하는 장소에서 안전하게 회수할 수 있어 무인 항공기의 회수 방법으로 많이 사용된다.
패러포일이 장착된 항공기(100)의 구조를 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 캐노피(110), 산줄(120), 및 항공기(130)로 크게 구분된다.
캐노피(110)는 날개 역할을 하는 것으로, 윗 날개(Upper Surface: 112)와 아래 날개(Lower Surface: 114)의 이중구조로 되어 있으며, 위아래 날개 사이에 일정한 간격으로 립(Rip: 140)이라는 천이 연결해 주고 있다.
캐노피(110)의 앞면에 형성된 일정한 크기의 'ㅁ'자 모양의 공기 흡입구를 통하여 공기가 흡입되며, 흡입된 공기는 립(140)에 형성된 통기구를 통하여 전체 캐노피(110)로 이동하게 된다.
공기가 흡입되어 팽창된 캐노피(110)는 날개 역할을 하는 것이므로, 낙하할 수 있는 종래의 라운드 타입의 캐노피와 달리 항공기가 공중에서 활공 비행을 할 수 있도록 한다.
또한, 패러포일은 캐노피(110)를 소형 배낭에 접어서 운반하거나, 보관이 가능하다는 장점이 있어, 무인 항공기의 회수 방법으로 많이 이용되고 있다.
도 2는 종래의 로켓에 의한 패러포일의 사출 과정에 대한 작동도이다.
무인 항공기의 회수를 위한 패러포일의 사출 방식은 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 로켓에 의한 방식을 이용한다.
이와 같은, 로켓을 이용하는 사출 방식은 로켓(230)의 추진력을 이용하여, 전개 가방(210)을 패러포일과 분리시키는 방식으로, 전개 가방(210)이 함께 사출되면서, 전개 가방(210)의 내부에 있던 패러포일(220)이 이탈된다.
패러포일(220)의 이탈과 동시에 캐노피 내부로 공기가 유입되어, 비행 가능하도록 펼쳐진다.
이러한, 패러포일(220)은 최대한 신속하고 안정적으로 전개되어야 하는데, 로켓(230)의 추진력에 의해 사출된 전개 가방에서 패러포일이 분리되는 순간에 출렁거림이 발생하게 된다.
전개 가방과 패러포일의 분리 순간 발생되는 출렁거림은 스내치 포스(Snatch Force)라는 힘에 의해 발생하는데, 이러한 스내치 포스(Snatch Force)는 패러포일(220)의 전개 및 항공기의 운전에 영향을 주게 된다.
스내치 포스(Snatch Force)는 항공기에 진동을 유발하여 항공기의 운행에 직접적인 영향을 주거나, 패러포일(220)의 비정상적인 전개를 발생시켜 항공기의 비행안전에 지장을 초래하게 되었다.
또한, 패러포일이 신속하게 전개되지 않아 항공기의 비행 안정성 및 비행 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 패러포일의 캐노피 노즈에 고리를 형성하고, 로켓에 의해 추진되는 전개 가방에 연결된 방아끈을 이용하여, 캐노피 노즈에 공기 유입이 원활하도록 하여, 패러포일의 신속한 전개로 항공기가 안정적으로 비행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 캐노피 노즈의 고리와 방아끈을 이용함으로써, 전개 가방과 패러포일 분리시 발생되는 스내치 포스(Snatch Force)을 감쇄시킬 수 있으며, 캐노피 노즈의 고리와 방아끈이 정상 작동을 하지 않을 경우에도 유도산을 이용한 2중 시스템을 적용하여 항공기가 보다 안정적인 비행을 하도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 비행을 위한 날개가 되는 캐노피 및 상기 캐노피와 비행물을 연결하는 산줄을 포함하는 패러포일에 있어서, 일단부가 전개 가방 또는 추진체와 연결되며, 타단부는 상기 캐노피의 노즈와 연결되는 방아끈이 결합될 수 있도록, 상기 노즈에 부착되어, 상기 방아끈이 결합되는 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 신속 전개 패러포일을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신속 전개 패러포일의 캐노피 노즈에 대한 사시도이며, 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방아끈을 나타낸 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신속 전개 패러포일(300)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 캐노피(310), 산줄(320), 고리(350a, 350b, 350c) 및 방아끈(360)을 포함한다.
캐노피(310)는 날개 역할을 하는 것으로, 윗 날개(Upper Surface: 312)와 아랫 날개(Lower Surface: 314)의 이중구조로 되어 있으며, 위아래 날개 사이에 일정한 간격으로 립(Rip: 340)이 연결해주고 있다.
캐노피(310)의 앞면은 윗 날개(312), 아랫 날개(314) 및 립(340)으로 둘러싸인 'ㅁ'자 모양의 공기 흡입구(370)가 연속적으로 형성되어 있으며, 공기 흡입구 (370) 두 칸마다 립(340)의 하단부에는 산줄(320)이 연결되어 있다.
산줄(320)은 일단이 립(340)의 하단부에 연결되고, 타단은 항공기 본체와 연결되어 항공기를 지탱하는 역할을 한다.
립(340)에는 수개의 통기구(380)를 포함하고 있어, 캐노피(310) 전체로 공기가 이동될 수 있도록 한다. 립(340)에 형성된 통기구(380)로 인해, 패러포일(300)이 최초로 전개시에 캐노피(310) 노즈에 공기가 주입되는 경우, 신속하게 양쪽으로 공기가 이동하여, 캐노피(310)가 대칭적으로 전개될 수 있도록 한다.
캐노피의 노즈는 도 3a에 도시된 부분으로서, 캐노피(310)를 이루는 부분 중 가운데에 위치한 가장 높은 부분을 말한다.
또한, 캐노피(310)의 산개시 일부의 공기 흡입구(370)로 공기가 주입되지 못하는 경우에도, 다른 공기 흡입구로 주입된 공기가 립(340)의 통기구(380)를 통해, 캐노피(310) 전체로 이동될 수 있다.
캐노피(310)의 노즈에 형성되어 있는 립(342)의 상단부에는 고리(350a, 350b, 350c)가 형성되어 있어, 방아끈(360)이 연결될 수 있도록 되어 있다.
고리(350a, 350b, 350c)는 통상 산줄(320)이 연결되지 않는 립(342)에 형성되는 것으로, 산줄(320)이 연결된 립(342) 사이에 구비된 립(342)의 상단부에 구비된다.
다만, 립(340, 342)에 고리(350a, 350b, 350c)와 산줄(320)이 연결되는 위치와 관련하여, 전술한 바와 같은 방식은 본 발명의 일실시예에 불과하므로, 캐노피 노즈에 신속하게 공기를 주입할 수 있도록 로켓 발사 초기에 캐노피 노즈를 효과적 으로 개방할 수 있는 한 립(340, 342)에 고리(350a, 350b, 350c)와 산줄(320)의 연결하는 위치는 다양한 방법이 가능하다.
고리(350a, 350b, 350c)는 캐노피(310)의 노즈의 신속한 개방을 위한 것으로, 캐노피(310)의 중심부에 형성된 립(342)의 상단부에 위치하며, 좌우로 하나의 립(340)을 건너서 그 다음 립(342)의 상단부에 형성된다.
고리(350a, 350b, 350c)에는 방아끈(360)이 연결되어, 로켓(230)의 추진력에 의해서 캐노피(310)의 노즈가 신속하게 개방될 수 있도록 하며, 소재를 환형으로 접어 접힘부를 고정하여 형성한다.
방아끈(360)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 캐노피측 연결 고리(362)와 로켓측 연결 고리(364)로 구성된다.
방아끈(360)은 일반적으로 섬유 재질과 같이 유연한 재질의 소재를 사용하며, 경우에 따라서는 적당한 탄성을 유지하는 소재를 사용할 수 있다.
방아끈(360)의 일단은 로켓부에 연결되는 로켓측 연결 고리(364)가 형성되어 있고, 타단은 세 갈래로 갈라져 각각의 말단부에는 캐노피의 노즈에 연결이 가능한 캐노피측 연결 고리(362)가 형성되어 있다.
로켓부는 로켓의 사출과 함께 외부로 이탈되는 부분을 말하는 것으로, 로켓측 연결 고리(364)가 로켓부에 연결되어, 캐노피 노즈가 완전 개방되면, 방아끈(360)은 캐노피(310)로부터 분리되어, 로켓과 함께 이탈된다.
캐노피측 연결 고리(362)는 방아끈(360)을 구성하는 섬유끈의 말단부를 환형으로 접은 후 고정되어 고리를 형성한다.
고리(350a, 350b, 350c)와 방아끈(360)의 결합 구조는 일정한 힘 이상이 작용하면, 로켓(230)의 추진력에 의해 이탈할 수 있도록 하는 어떠한 형상도 무관하다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 고리(350a, 350b, 350c)와 방아끈(360)의 결합 방법은 실(365)을 이용하며, 캐노피(310) 노즈의 고리(350a, 350b, 350c)와 방아끈360)의 일단부에 형성된 캐노피측 연결 고리(362)를 서로 맞대어 놓은 후, 실(365)로 감아 서로 고정한다.
실(365)은 주로 무명실, 면사 등의 천연 섬유 및 합성 섬유가 적당하며, 이 밖에 일정한 힘이 가해지면 끊어질 수 있는 재질은 형상에 무관하게 어느 것이나 가능하다.
또한, 고리(350a, 350b, 350c)와 방아끈(360)의 결합력은 실의 굵기, 종류, 감은 횟수 등을 조절하는 방법으로 적절히 조절할 수 있다.
로켓이 사출되면 일정한 힘으로 방아끈(360)을 당기게 되며, 방아끈(360)은 캐노피 노즈를 개방시킨다. 캐노피 노즈가 완전히 개방되면, 방아끈(360)은 캐노피(310)에서 분리되어야 하는데, 이때 캐노피측 연결 고리(362)에 일정한 힘 이상이 작용하면, 실(365)이 끊어지면서 캐노피(310)와 방아끈(360)이 서로 분리된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패러포일 사출시의 작동도이다.
무인 항공기를 회수하기 위해서, 무인 항공기 내부에 탑재된 로켓(450)이 발사되면, 로켓(450)의 추진력에 의해 전개 가방(430)이 함께 밖으로 인출된다.
로켓(450)의 추진력은 1차적으로 인크리멘탈 블라이들(Incremental Bridle: 440)에 의해 감쇄되어 적절한 힘으로 전개 가방(430)을 인출하도록 하며, 전개 가방(430)은 이어서 연결된 감속산(420), 방아끈(360) 및 유도산(410)을 인출시킨다.
감속산(420)은 인크리멘탈 블라이들(Incremental Bridle: 440)과 마찬가지 역할로서, 급격한 로켓(450)의 사출에 대해 일정한 저항력을 만들어, 적절한 힘으로 캐노피(310)를 전개시킬 수 있도록 한다.
감속산(420)에 연결된 방아끈(360)은 캐노피의 노즈를 신속하게 개방시키고, 캐노피 노즈가 개방된 이후에는 고리(350a, 350b, 350c)와 방아끈(360)의 캐노피측 연결 고리(362) 사이에 감긴 실(365)이 끊어지면서 캐노피(310)와 분리된다.
이때, 1차적으로 방아끈(360)에 의해서 노즈가 완전 개방되지 않는 경우, 2차적으로 유도산(410)이 캐노피 노즈를 당겨서 개방하도록 되어 있어, 어떠한 조건에서도 완전 개방이 유도되도록 2중 구조로 되어 있다.
방아끈(360)과 유도산(410)에 의해 캐노피 노즈가 완전히 개방된 이후에는 유도산(410)도 방아끈(360)과 마찬가지 방법으로 캐노피(310)에서 분리된다.
이후, 무인 항공기는 패러포일(300)에 의해서 안전하게 비행을 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않은 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석 되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 패러포일의 캐노피 노즈에 고리를 형성하고, 로켓에 의해 추진되는 전개 가방에 연결된 방아끈을 이용하여, 캐노피 노즈에 공기 유입이 원활하도록 하여, 패러포일이 신속하게 전개됨으로써, 항공기가 조기에 안정을 찾아 안전하게 비행을 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 캐노피 노즈의 고리와 방아끈을 이용함으로써, 전개 가방과 패러포일 분리시 발생되는 스내치 포스(Snatch Force)을 감쇄시킬 수 있으며, 캐노피 노즈의 고리와 방아끈이 정상 작동을 하지 않을 경우에도 유도산을 이용한 2중 시스템을 적용하여 고가의 항공기가 안전하게 비행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 날개가 되는 캐노피;
    상기 캐노피와 운반되는 물체를 연결하는 산줄; 및
    상기 캐노피의 노즈의 상단부에 위치하며, 추진체에 연결되어 사출되는 전개 가방에 분리 가능하도록 연결되는 적어도 하나의 고리;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 패러포일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고리는 일정한 힘 이상이 작용하면 상기 전개 가방에서 분리되는 것을 특징으로 하는 패러포일.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고리는 실로 고정되는 것을 특징으로 하는 패러포일.
  4. 패러포일을 사출하기 위한 추진체;
    상기 추진체에 연결되어 사출되는 전개 가방; 및
    일단은 상기 전개 가방에 연결되며, 타단은 패러포일의 캐노피 노즈의 상단부에 분리 가능하도록 연결되는 방아끈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패러포일 전개 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방아끈과 상기 캐노피 노즈는 실로 고정되는 것을 특징으로 하는 패러포일 전개 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 방아끈은 상기 캐노피 노즈의 복수개의 지점에 연결되는 복수의 갈래로 된 것을 특징으로 하는 패러포일 전개 장치.
  7. 패러포일을 사출하기 위한 추진체;
    노즈의 상단부에 고리를 구비한 캐노피;
    상기 추진체에 연결되어 사출되는 전개 가방;
    상기 캐노피와 운반되는 물체를 연결하는 산줄; 및
    일단이 상기 전개 가방에 연결되며, 타단이 상기 고리에 분리 가능하게 연결되는 방아끈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패러포일 전개 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고리와 상기 방아끈은 실로 고정되는 것을 특징으로 하는 패러포일 전개 시스템.
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