KR102220598B1 - 비행체를 위한 자세 유지 착함 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배(100)의 갑판(101)에 설치되고 비행체(40)가 착륙하기 위한 착함 장치(50)에 있어서, 상기 착함 장치(50)는 비행체(40)가 착륙하기 위한 플레이트(51) 및 상기 플레이트(51)를 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 방향으로 조정하며 상기 플레이트(51) 하부에 위치하는 자세 조정부(55)를 포함하고,상기 갑판(101) 상부에는 관성 측정 장치가 설치되어 배(100)의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값을 측정하고, 상기 플레이트(51)는 상기 배의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값의 반대 방향으로 움직이도록 제어되는 것을 특징으로 하는 비행체를 위한 자세 유지 착함 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 비행체에 관한 것이며, 보다 상세하게는 비행체의 착함장치에 관한 것이다.
일반적으로, 무인비행체의 이착륙은 육상 뿐만 아니라 해상인 배의 갑판 위에서 요구된다. 해상에서는 육상에 비해 파도와 바람에 의하여 배의 운동이 커지고 이로 인하여 이착륙은 어려운 조건에서 이루어진다.
함상에서의 이착륙은 비행체가 배의 착륙대 위로 비행 후 호버링하면서 배의 운동을 파악하여 착륙하기 가장 최적 조건을 파악하고 착륙을 시도하며 비행체를 배 갑판에 고정시키기 위한 별도의 착함장치가 이용되며 이러한 착함 장치중 하나로 하푼- 그리드 시스템이 사용된다.
하푼- 그리드 시스템은 함상 착륙대에 원형 그리드를 설치하고 비행체가 착륙시 동체 하부에 설치된 하푼을 내려서 하푼의 걸쇠가 그리드에 고정을 하는 것으로 이로 인하여 비행체를 배에 고정을 시키는 방법이다.
그러나, 하푼이 그리드에 체결되면 비행체가 함상에 묶여있는 상태이기 때문에 파도에 의한 함상의 급격한 움직임이나 돌풍 등으로 비행체가 자세를 잃었을 때 자세 회복이 어렵고 추락 또는 함상과의 추돌 등의 사고로 이어질 수 있다. 또한 비행체에 탑제되는 하푼 장치 자체가 무겁기 때문에 비행체의 무게를 증가시켜 비행시간과 적재중량을 감소시킨다.
본 발명은 함상 또는 차량 등과 같은 이동체 위에서 비행체가 수직으로 이착륙을 할 때 착함 장치 바닥면을 항상 수평으로 유지함으로서 비행체의 안정적인 이륙과 착륙을 용이하게 하며, 이착륙시점에 바닥의 움직임으로 발생 가능한 사고를 미리 방지하고자 한다.
또한 최근 다양한 산업현장과 군사 목적으로 무인기 사용이 급증하고 있는 추세인데, 무인기는 충분한 비행시간 확보를 위해 비행체의 무게를 최대한 줄여야 함으로 본 발명은 무인기에 추가적인 장치가 없이도 함상과 같은 이동체 위에 안정적인 이착륙을 가능하게 하고자 한다.
본 발명은 배(100)의 갑판(101)에 설치되고 비행체(40)가 착륙하기 위한 착함 장치(50)에 있어서, 상기 착함 장치(50)는 비행체(40)가 착륙하기 위한 플레이트(51) 및 상기 플레이트(51)를 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 방향으로 조정하며 상기 플레이트(51) 하부에 위치하는 자세 조정부(55)를 포함하고, 상기 갑판(101) 상부에는 관성 측정 장치가 설치되어 배(100)의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값을 측정하고, 상기 플레이트(51)는 상기 배의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값의 반대 방향으로 움직이도록 제어되는 것을 특징으로 하는 비행체를 위한 자세 유지 착함 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 자세 조정부(55)는 5개의 축(55a, 55b, 55c, 55d, 55e)을 포함하고, 상기 상기 갑판(101) 상부에는 컨트롤 박스(70)가 설치되어 상기 관성 측정 장치가 측정한 배(100)의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값을 기초로 상기 5개의 축(55a, 55b, 55c, 55d, 55e)을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 착함 장치는 플레이트(51) 상부에 위치하는 그물망(52) 및 상기 그물망(52)과 상기 플레이트(51)를 연결하는 연결 바(52a)를 포함하고, 비행체(40)는 랜딩 기어(41a, 41b, 41c, 41d), 상기 랜딩 기어(41a, 41b, 41c, 41d) 하부에 위치하는 후크(42a, 42b, 42c, 42d) 및 후크(42a, 42b, 42c, 42d) 상부에 위치하는 원판형 멈춤부(43a, 43b, 43c, 43d)를 포함하고, 상기 후크(42a, 42b, 42c, 42d)는 그물망(52) 아래에 위치하고 원판형 멈춤부(43a, 43b, 43c, 43d)는 그물망(52) 위에 위치할 수 있다.
본 발명에서는 함상의 비행체 이착륙이 이루어지는 바닥의 자세를 항상 수평으로 유지시켜서 비행체의 안전한 수직 이착륙을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 기존의 하푼 시스템과 같이 비행체에 하푼 장치를 장착하지 않으므로 비행체의 무게를 감량하여 비행 시간과 적재 중량을 증가시킬 수 있게 하였으며 이착륙시 위험 요소를 제거해줌으로서 사고를 예방할 수 있도록 하였다.
도 1는 함상에서의 운동 방향을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명 자세 유지 착함 장치의 제1 상태에 대한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명 자세 유지 착함 장치의 제2 내지 제5 상태에 대한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 은 본 발명에의 자세 유지 장치의 추가 특징에 대한 도면이다.
도 2는 본 발명 자세 유지 착함 장치의 제1 상태에 대한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명 자세 유지 착함 장치의 제2 내지 제5 상태에 대한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 은 본 발명에의 자세 유지 장치의 추가 특징에 대한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
함상과 같은 이동체의 운동은 도 1과 같이 x축, y축, z축 각각에서의 왕복운동인 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 x축, y축, z축 각각을 중심으로 하는 회전 운동인 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw)가 존재하여 총 6가지 방향의 운동 조합으로 움직인다.
이때 비행체가 이륙 또는 착륙을 하는 시점에서 함상 바닥면의 앞뒤(Surge), 상하(Sway), 좌우(Heave) 방향의 왕복 움직임에 대해서는 상대적으로 대응하기가 용이하나, 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw) 등의 회전 운동으로 바닥면의 각도와 방향이 변할 때 이착륙시 비행체가 이착륙장치 경계를 벗어나거나 함상이 비행체의 아래 부분과 충돌하여 비행체가 자세 제어 가능 범위를 벗어나 넘어지고 구를 수 있어 큰 사고를 일으킬 수 있다
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 이동체인 배(100)에 설치되는 착함 장치(50)를 이동체인 배(100)가 회전하는 방향의 반대 방향으로 회전시켜서 착함장치의 플레이트(51)을 항상 정자세로 유지시켜 비행체의 안전한 이착륙을 보장한다.
본 발명에서의 착함 장치(50)는 하부의 자세 조정부(55)를 포함하고, 상기 자세 조정부(55)는 5개의 축(55a, 55b, 55c, 55d, 55e)를 포함한다.
상기 착함 장치(50) 하부이고 배의 갑판(101)에 자이로센서, 가속도센서, 컴파스센서, 고도센서 등 또는 이들이 합쳐져 있는 IMU센서 (관성 측정 장치)를 장착하여, 배의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값을 알아낸다.
또한, 배의 갑판(101)에는 컨트롤 박스(70)가 설치되어 있어서 상기 IMU 센서 획득값 6축의 값을 이용하여 하부의 자세 조정부(55)에 제어 신호를 보내고 하부 자세 조정부(55)의 5개의 축(55a, 55b, 55c, 55d, 55e)의 작동에 의하여 착함 장치(50)의 플레이트(51)가 배의 운동방향에 대하여 반대 방향으로 움직이게 하여 지평선과 평행인 수평을 유지할 수 있도록 한다.
따라서, 비행체(40)은 배의 움직에 상관 없이 수평을 유지하는 착함 장치(50)의 플레이트에 안전하게 착륙이 가능하다.
또한, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 플레이트(51)의 상부에는 그물망(52)이 설치되고, 상기 그물망(52)은 상기 플레이트(51)와 연결 바(52a)에 의하여 연결되며 비행체(40)는 그물방(52)에 착륙한다.
비행체(40)의 랜딩 기어(41a, 41b, 41c, 41d)에는 후크(42a, 42b, 42c, 42d)가 설치되어, 비행체(40)가 그물망(52)에 착륙시 후크(42a, 42b, 42c, 42d)가 그물망에 걸려서 안정적으로 고정될수 있도록 한다.
또한, 상기 랜딩 기어(41a, 41b, 41c, 41d)에는 후크(42a, 42b, 42c, 42d) 상부에 원판형 멈춤부(43a, 43b, 43c, 43d)가 설치되어 후크(42a, 42b, 42c, 42d)는 그물망(52) 아래에 원판형 멈춤부(43a, 43b, 43c, 43d)는 그물망(52) 위에 위치하도록 하여 비행체가 그물망에 고정될 수 있게 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
40: 비행체 50: 착함 장치
55: 자세 조정부 101: 갑판
100: 배
55: 자세 조정부 101: 갑판
100: 배
Claims (3)
- 배(100)의 갑판(101)에 설치되고 비행체(40)가 착륙하기 위한 착함 장치(50)에 있어서,
상기 착함 장치(50)는 비행체(40)가 착륙하기 위한 플레이트(51), 플레이트(51) 상부에 위치하는 그물망(52), 상기 그물망(52)과 상기 플레이트(51)를 연결하는 연결 바(52a) 및 상기 플레이트(51)를 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 방향으로 조정하며 상기 플레이트(51) 하부에 위치하는 자세 조정부(55)를 포함하고,
상기 비행체(40)는 랜딩 기어(41a, 41b, 41c, 41d), 상기 랜딩 기어(41a, 41b, 41c, 41d) 하부에 위치하는 후크(42a, 42b, 42c, 42d) 및 후크(42a, 42b, 42c, 42d) 상부에 위치하는 원판형 멈춤부(43a, 43b, 43c, 43d)를 포함하고,
상기 후크(42a, 42b, 42c, 42d)는 그물망(52) 아래에 위치하고, 상기 원판형 멈춤부(43a, 43b, 43c, 43d)는 그물망(52) 위에 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 비행체를 위한 자세 유지 착함 장치. - 제1항에 있어서,
상기 갑판(101) 상부에는 관성 측정 장치가 설치되어 상기 배(100)의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값을 측정하고,
상기 플레이트(51)는 상기 배(100)의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값의 반대 방향으로 움직이도록 제어되는 것을 특징으로 하는 비행체를 위한 자세 유지 착함 장치. - 제2항에 있어서,
상기 자세 조정부(55)는 5개의 축(55a, 55b, 55c, 55d, 55e)을 포함하고,
상기 갑판(101) 상부에는 컨트롤 박스(70)가 설치되어 상기 관성 측정 장치가 측정한 배(100)의 서즈, 히브, 스웨이(Surge, Heave, Sway)와 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw) 값을 기초로 상기 5개의 축(55a, 55b, 55c, 55d, 55e)을 제어하는 것을 특징으로 하는 비행체를 위한 자세 유지 착함 장치.
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