KR102241094B1 - 물 분사를 위한 유압 구동식 비행체 - Google Patents

물 분사를 위한 유압 구동식 비행체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유압 구동 비행체에 관한 것으로, 일 실시예에 따르면, 외부로부터 물을 공급하는 물공급 호스와 연결되는 호스 연결부를 구비한 본체; 상기 본체의 주위에 복수개 배치되며 상기 제1 호스를 통해 공급받은 물의 수압을 이용하여 비행을 위한 추력을 각각 생성하는 복수개의 추력부; 및 상기 호스 연결부를 통해 외부로부터 유입되는 물의 일부를 분기받아 하부 또는 측면 방향으로 분사하는 하나 이상의 제1 분사노즐(50);을 포함하는 유압 구동 비행체를 제공한다.

Description

물 분사를 위한 유압 구동식 비행체 {Hydraulically driven flying object for spraying water}
본 발명은 물 분사를 위한 비행체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 유압에 의해 추진력을 얻어 비행하며 추진력 생성에 사용된 물의 적어도 일부를 분사하는 기능을 구비한 유압 구동식 비행체에 관한 것이다.
화재 현장이나 미세먼지가 많이 발생하는 지역에 드론과 같은 비행체를 이용하여 물을 분사하는 기술이 공지되어 있다. 일반적인 종래 기술에 따른 드론은 배터리로 구동되는 전동모터와 PCB 보드가 장착되어 프로펠러를 회전시켜 추진력을 얻는다.
그러나 이러한 배터리 구동 방식의 드론을 이용하는 경우 예컨대 석탄 화력발전소의 미세 석탄가루와 폭발성 가스가 있는 지역에 드론을 띄워서 물분사를 해야 하는 경우 전동모터나 PCB 보드의 회로소자의 오작동이나 고장이 발생할 수 있고 회로의 스파크 등으로 인해 큰 폭발사고가 발생할 수도 있어 드론의 운용이 위험하고 유지보수 비용도 증가하는 문제점이 있다.
특허문헌1: 한국 등록특허 제10-1907310호 (2018년 10월 11일 공고)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기존의 배터리 구동 방식이 아니라 수압을 이용하여 추진력을 얻는 수압 구동 방식의 비행체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유압 구동 비행체로서, 외부로부터 물을 공급하는 물공급 호스와 연결되는 호스 연결부를 구비한 본체; 상기 본체의 주위에 복수개 배치되며 상기 제1 호스를 통해 공급받은 물의 수압을 이용하여 비행을 위한 추력을 각각 생성하는 복수개의 추력부; 및 상기 호스 연결부를 통해 외부로부터 유입되는 물의 일부를 분기받아 하부 또는 측면 방향으로 분사하는 하나 이상의 제1 분사노즐(50);을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유압 구동 비행체로서, 외부로부터 물을 공급하는 제1 호스 및 물을 배출하는 제2 호스와 연결되는 호스 연결부를 구비한 본체; 상기 본체의 주위에 복수개 배치되며 상기 제1 호스를 통해 공급받은 물의 수압을 이용하여 비행을 위한 추력을 각각 생성하는 복수개의 추력부; 상기 추력부를 통과한 물을 비행체의 하부 또는 측면 방향으로 분사하는 하나 이상의 제1 분사노즐; 및 상기 추력부와 제1 분사노즐 사이에 배치되고 상기 추력부를 통과한 물의 적어도 일부를 상기 제2 호스측으로 분기하는 방향제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수압 구동 비행체는 전기 동력을 사용하지 않고 수압 동력으로만 추진력을 얻어 비행하므로 석탄 화력발전소나 폭발성 가스가 있는 지역 등 위험한 장소에서도 비행체를 띄워 물분사 작업을 수행할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 비행체에 공급하는 물로 공중에서 지상으로 물을 분사하여 분진을 제거하거나 화재를 진화함과 동시에 비행체의 추진력을 생성할 수 있으므로 비행에 필요한 동력 소모를 줄이고 장시간 비행이 가능하며 기계적 구조도 단순하기 때문에 유지보수 비용도 감소하는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 동작 상태를 설명하는 도면,
도2는 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 측면도,
도3은 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 블록도,
도4는 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 추력부를 설명하는 도면,
도5는 대안적 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 블록도,
도6은 또 다른 대안적 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 블록도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 예시적 동작 상태를 나타낸다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체(100)는 드론과 유사한 형상의 비행체일 수 있다. 비행체(100)는 유압으로 구동되는 복수개의 유압 모터 및 각 유압 모터에 의해 회전하는 프로펠러를 구비하여 추진력을 얻을 수 있다. 유압 모터를 통과하며 프로펠러를 회전시키는데 사용된 물은 비행체(100)의 하부 또는 측면부에 배치된 하나 이상의 분사노즐을 통해 분사되어 먼지 확산을 방지하거나 화재 진압에 사용될 수 있다.
본 발명의 유압 구동 비행체는 유체의 유압에 의해 추력을 얻는 비행체이며 유체의 한 예로서 물을 이용할 수 있지만 본 명세서에서는 특별히 구분할 필요가 없는 한 유체와 물을 구분하지 않기로 한다. 따라서 본 명세서에서 '유체'와 '물'은 서로 혼용 가능하며 마찬가지로 '유압'과 '수압'도 혼용 가능함을 이해할 것이다.
각 비행체(100)는 물 공급 호스(240)에 의해 지상의 탱크(210)에 연결된다. 탱크(210)는 유체(예컨대 물)를 저장하며 펌프(220)에 의해 펌핑되는 고압의 유체를 호스(240)를 통해 각 비행체(100)로 공급한다. 각각의 호스(240)에는 유체의 유량을 제어하는 유량제어 밸브(230)가 설치되어 각 비행체(100)로 공급하는 유량을 조절할 수 있다. 탱크(210)는 지상에 고정될 수 있지만 바람직하게는 차량(200)에 탑재되어 화재 발생 지역이나 먼지가 비산되는 지역 등 물분사 작업이 필요한 장소로 갈 수 있도록 하여 이동성을 높일 수 있다.
일 실시예에서 사용자는 리모컨(300)을 이용하여 각 비행체(100)를 조종할 수 있다. 예를 들어 리모컨(300)을 이용하여 각 비행체(100)의 움직임을 조종하고 또한 물 분사량을 조절할 수도 있다. 대안적으로, 리모컨(300)과 비행체(100)가 유선으로 연결될 수도 있다. 예컨대 리모컨(300)과 비행체(100)를 연결하는 전선이 호스(240)에 일체로 부착될 수 있다.
이제 도2 내지 도4를 참조하여 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체를 설명하기로 한다.
도2는 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 측면을 개략적으로 도시하였다.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 유압 구동 비행체(100)는 본체(110), 본체(110)의 측면으로 연장된 복수개의 프레임(120), 각 프레임(120)의 선단부에 배치되는 추력부, 및 프레임(120)의 하부에 배치되는 복수개의 분사노즐(50,60)을 포함할 수 있다.
본체(110)는 비행체(100)의 몸체에 해당하는 부재이며 호스 연결부(도시 생략)를 포함한다. 호스 연결부는 외부로부터 물을 공급하는 물공급 호스(240)와 연결된다. 프레임(120)은 본체(110)의 주위로 연장되어 뻗어있는 부재이며 각각의 프레임(120)에 프로펠러(45)와 유압모터(40) 등으로 구성된 추력부가 부착될 수 있다.
추력부는 호스(240)를 통해 공급받은 물을 이용하여 비행체(100)의 비행을 위한 추력을 생성하며, 일 실시예에서 추력부는 유압모터(40)와 프로펠러(45)를 포함한다. 유압 모터(40)는 물의 수압에 의해 회전 구동력을 생성한다. 프로펠러(45)는 유압 모터(40)의 구동축에 직접적으로 또는 (기어박스 등을 통해) 간접적으로 결합되어 있으며, 프로펠러(45)의 고속 회전에 의해 양력 및/또는 추진력이 발생하여 비행체(100)가 상승할 수 있다. 도2는 비행체(100)의 형상을 도식적으로 예시한 것이며 본체(110)와 프레임(120)의 구체적 구조, 추력부의 개수와 위치, 배치 간격 등은 다양한 실시 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
비행체(100)의 하부에는 복수개의 분사노즐(50,60)이 형성된다. 분사노즐(50,60)은 호스(240)를 통해 외부에서 공급되는 물의 적어도 일부를 분기받아 비행체의 하부 또는 측면을 향해 분사한다. 일 실시예에서, 외부에서 공급되는 물을 추력부로 공급하기 전에 일부를 분기하여 제1 분사노즐(50)을 통해 분사할 수 있고 추력부를 통과한 물의 전부 또는 적어도 일부를 분기하여 제2 분사노즐(60)을 통해 분사할 수 있다.
일 실시예에서 제1 분사노즐(50)은 미세 오리피스를 구비하며 노즐 출구로부터 마이크로미터 사이즈의 미분수를 고압으로 분사할 수 있다. 예를 들어 제1 분사노즐(50)은 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터(예컨대 수 마이크로미터 내지 30 마이크로미터) 직경의 분무수를 수십 bar 내지 수백 bar (예컨대 150 bar 내지 250 bar)의 압력으로 분사한다. 이러한 고압의 미분수를 예컨대 석탄 화력발전소에 사용할 경우 미분수가 확산하며 미세 석탄가루와 결합하여 아래로 가라앉도록 하여 비산억제 효과를 가지며 주변 기온을 낮추고 유독가스 발생을 억제하는 효과가 있다.
제2 분사노즐(60)은 추력부를 통과한 물의 적어도 일부를 공급받아 분사하도록 구성된다. 이 때 제2 분사노즐(60)의 노즐 출구가 좁으면 물이 유압 모터(40)를 원활히 통과하지 못하여 추력이 약할 수 있으므로, 바람직하게는 비행에 필요한 충분한 추력을 발생시킬 수 있는 범위 내에서 제2 분사노즐(60)의 노즐 크기를 설정해야 한다. 따라서 이 경우 제2 분사노즐(60)은 제1 분사노즐(50)에 비해 상대적으로 노즐 크기가 커지며 예를 들어 수백 마이크로미터 사이즈의 분무수를 상대적으로 저압으로 분사할 수 있다. 예컨대 제2 분사노즐(60)은 100 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 분무수를 10 bar 이하의 압력으로 분사할 수 있다.
각 분사노즐(50,60)에서 분사되는 물 입자는 프로펠러(45)에 의한 하방의 공기 흐름에 의해 확산이 더욱 가속화될 수 있으므로 필요에 따라 프로펠러(45)에 인접하여 설치되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 각 분사노즐(50,60)의 위치나 형상, 개수 등의 물리적 구성은 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다.
도3은 일 실시예 따른 유압 구동 비행체의 기능 블록을 블록도로 간략히 나타내었다. 도면을 참조하면, 호스(240)를 통해 유입되는 물이 제1 배관(L1)을 따라 밸브 블록(30)으로 유입되고 밸브 블록(30)을 통과한 물은 제3 배관(L3)을 따라 유압 모터(40)로 공급된다. 물이 유압 모터(30)를 통과하면서 수압에 의해 유압 모터(30)의 구동축(41)을 회전시키고 구동축(41)에 직접 또는 간접 결합된 프로펠러(45)가 회전하도록 구성된다.
밸브 블록(30)은 유압 모터(40)의 상류측에 배치되어 유압 모터(40)로 공급되는 물의 공급량을 조절할 수 있으며 하나 이상의 제어밸브를 구비한다. 예를 들어 밸브 블록(30)은 압력제어밸브, 방향제어밸브, 및/또는 유량제어밸브 중 적어도 하나 이상의 제어밸브의 조합으로 구현될 수 있다.
일 실시예에서 비행체(100)는 통신부(10)와 제어부(20)를 포함한다. 통신부(10)는 유선 또는 무선으로 사용자의 명령 신호를 수신할 수 있고, 사용자 명령 신호를 수신하면 이를 제어부(20)로 전달한다. 제어부(20)는 사용자 명령에 따라 각 밸브 블록(30)의 각각의 밸브를 제어하여 유압 모터(40)로 공급하는 유량을 조절할 수 있으며, 이와 같이 비행체(100)의 각각의 유압 모터(40)로 공급하는 유량을 조절함으로써 비행체(100)의 전후좌우 및 상하 방향의 움직임을 조종할 수 있다.
한편 호스(240)에서 공급된 물 중 일부는 밸브 블록(30)으로 유입되기 전 제2 배관(L2)으로 분기되어 제1 분사노즐(50)을 통해 분사된다. 유압 모터(40)를 통과한 물은 제5 배관(L5)을 따라 제2 분사노즐(60)로 공급되어 분사된다. 유압 모터(40)를 통과한 물은 제2 분사노즐(60)로 곧바로 공급될 수도 있고 밸브 블록(30) 또는 또 다른 제어밸브(도시 생략)를 통과하여 제2 분사노즐(60)로 공급되어 분사될 수도 있다.
또한 도면에 도시하지 않았지만 통신부(10), 제어부(20), 및/또는 밸브 블록(30)의 각 밸브의 동작이나 제어를 위한 전력이 필요할 수 있으며 이 경우 비행체(100) 내부에 배터리를 장착할 수도 있고 또는 호스(240)를 따라 전원선을 부착하여 지상의 전원으로부터 전력을 공급받도록 구성할 수도 있다.
도4는 유압 구동 비행체의 추력부를 예시적 유압 회로를 개략적으로 나타내었다. 도시한 일 실시예에서 밸브 블록(30)은 방향제어밸브(31)로 구성된다. 호스(240) 및 배관(L1)을 통해 유입되는 물의 일부가 배관(L2)으로 분기되어 제1 분사노즐(50)에서 고압의 미분수로 분사되고, 나머지 물은 제1 배관(L1)을 따라 제어밸브(31)로 유입된다. 제어부(20)의 제어에 의해 밸브(31)가 온(ON) 되면 제1 배관(L1)과 제3 배관(L3)이 연통하며 물이 유압 모터(40)로 공급된다. 일 실시예에서 유압 모터(40)는 수압 기어 모터(hydraulic gear motor)일 수 있다. 수압 기어 모터는 서로 맞물려서 회전하는 한 쌍의 기어 사이로 유체가 통과하면서 기어를 회전시킴으로써 기어의 구동축(41)에 직접 또는 간접적으로 결합되어 있는 프로펠러(45)를 회전시킨다. 유압 모터(40)를 통과한 물은 제4 배관(L4)을 따라 제어밸브(31)로 다시 유입된 후 제5 배관(L5)을 따라 제2 분사노즐(60)로 공급되어 분사된다.
제어밸브(31)가 오프가 되면 제1 배관(L1)과 제3 배관(L3)이 단락되고 제3 배관(L3)과 제4 배관(L4)이 연결되면서 유압 모터(40)를 포함한 폐루프가 형성된다. 따라서 제어밸브(31)가 오프가 되더라도 배관(L3,L4) 내의 물이 폐루프 내를 흐르기 때문에 프로펠러(45)가 바로 멈추지 않고 일정 시간 회전할 수 있다. 예를 들어 제어밸브(31)가 솔레노이드 밸브로 구현되는 경우 전류가 흐르지 않을 때 도면에 도시한 것처럼 밸브가 열려 있고 전류가 흐르면 밸브가 닫히도록 구성할 수 있다. 이 경우 전류가 흐르지 않는 기본 상태에서 유압 모터(40)의 출력이 최대가 되고 전류를 증가시키면 전류에 비례해서 밸브를 닫아서 유압 모터(40)의 출력 회전수를 줄일 수 있으며, 이와 같은 구성에 의해 각 제어밸브(31)의 온/오프를 제어함으로써 각 프로펠러(45)의 회전을 제어하여 비행체(100)를 조종할 수 있다.
또한 도면의 실시예에서 제어밸브(31)가 오프시 제1 배관(L1)과 제5 배관(L5)이 단락되도록 구성하여 물이 분사되지 않도록 하였지만, 대안적 실시예에서 제1 배관(L1)과 제5 배관(L5)이 연통하도록 구성할 수도 있으며 이 경우 제어밸브(31)의 온/오프에 상관없이 항시 제2 분사노즐(60)을 통해 물을 분사할 수 있다.
도5는 대안적 실시예에 따른 유압 구동 비행체의 블록도이다. 도면을 참조하면, 대안적 실시예에 따른 유압 구동 비행체(400)는 통신부(10), 제어부(20), 밸브 블록(30), 유압 모터(40), 프로펠러(45), 및 제1 분사노즐(50)을 포함한다. 이들 각 구성요소는 도2 내지 도4를 참조하여서 상술한 실시예의 구성요소와 동일 또는 유사하므로 구체적 설명은 생략한다.
다만 도3의 블록도와 비교할 때 도5의 실시예는 제2 노즐(60)이 생략되었고 유압 모터(40)에서 배출되는 물을 외부로 배출하는 물배출 호스(250)를 구비하고 있다. 물배출 호스(250)는 예컨대 물공급 호스(240)와 나란히 뻗어서 도1에 도시한 탱크(210)에 연결될 수 있다. 따라서 물공급 호스(240)를 통해 비행체(400)로 공급된 물의 일부가 제1 노즐(50)을 통해 분사되고 나머지 물은 프로펠러(45)를 구동하는데 사용된 후 모두 물배출 호스(250)를 통해 탱크(210)로 다시 회수할 수 있다.
도6은 또 다른 대안적 실시예에 따른 유압 구동 비행체(500)의 블록도이다. 도면을 참조하면, 이 대안적 실시예에 따른 유압 구동 비행체(500)는 통신부(510), 제어부(520), 밸브 블록(530), 유압 모터(540), 프로펠러(545), 제1 분사노즐(560), 제2 분사노즐(550), 및 방향제어밸브(570)를 포함한다.
방향제어 밸브(570)를 제외한 나머지 구성요소의 각각은 도3의 각 구성요소에 대응되며 동일 도는 유사한 구성을 가지므로 설명을 생략한다. 다만 도6의 실시예에서 제1 노즐(560)은 유압 모터(540)를 통과한 물을 분사하는 저압 노즐이고 제2 노즐(550)은 밸브 블록(530)으로 공급되는 물 중에서 분기된 일부를 분사하는 고압 노즐이다.
도6의 실시예는 유압 모터(540)와 제1 분사노즐(570) 사이에 방향제어 밸브(570) 및 이 밸브(570)를 통해 분기되는 물을 배출하는 물배출 호스(250)를 더 포함한다. 방향제어 밸브(570)는 제어부(520)의 제어에 의해 추력부를 통과한 물의 적어도 일부를 물배출 호스(250)측으로 분기할 수 있다. 이에 따라 비행체(500)는 예컨대 물회수 모드와 물분사 모드에서 동작할 수 있다. 물회수 모드에서 유압 모터(540)를 통과한 물이 방향제어 밸브(570)를 통해 제6 배관(L6) 및 물배출 호스(250)를 따라 배출되어 예컨대 탱크(210)로 회수될 수 있다. 물분사 모드에서, 유압 모터(540)를 통과한 물의 적어도 일부가 제1 분사노즐(560)을 통해 외부로 분사될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 비행체(500)가 화재 발생 지역이나 미세먼지가 비산되는 지역 등 물분사 작업이 필요한 위치로 이동하는 동안에는 물회수 모드로 동작하여 불필요한 물 분사로 인한 물 낭비를 방지하고 해당 지역에 도착하면 물분사 모드로 전환하여 제1 노즐(560)과 제2 노즐(550)을 통해 물을 분사하도록 구성할 수 있다.
또한 이 실시예의 경우 제2 배관(L2)에 개폐밸브(도시 생략)를 추가로 설치하여 제2 분사노즐(550)의 물분사의 온/오프도 제어할 수 있다. 예를 들어 물회수 모드에서는 개폐밸브로 제2 배관(L2)을 폐쇄하여 제1 분사노즐(560)과 제2 분사노즐(550) 어느 곳으로도 물분사를 하지 않고 물분사 모드에서는 제2 배관(L2)을 개방하여 제1 및 제2 분사노즐(560,550)로 물을 분사하도록 구성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 510: 통신부
20, 520: 제어부
30, 530: 밸브블록
40, 540: 유압 모터
50, 560: 제1 노즐
60, 550: 제2 노즐
45, 545: 프로펠러
100, 400, 500: 유압 구동 비행체

Claims (12)

  1. 미세먼지 제거용 유압 구동 비행체로서,
    외부의 물탱크로부터 물을 공급하는 제1 호스 및 제1 호스에 의해 공급된 물을 상기 물탱크로 배출하는 제2 호스와 연결되는 호스 연결부를 구비한 본체;
    상기 제1 호스를 통해 공급받은 물의 수압에 의해 회전 구동력을 생성하는 복수개의 유압 모터;
    상기 복수개의 유압 모터의 각각의 유압 모터의 구동축에 직접 또는 간접적으로 결합된 프로펠러;
    상기 각 유압 모터의 상류측에 배치되어 상기 유압 모터로 공급하는 물의 공급량을 조절하는 하나 이상의 밸브를 구비한 밸브 블록;
    상기 제1 호스로부터 유입되는 물을 상기 각 유압 모터로 공급하기 전에 상기 물의 일부를 분기받아 10 마이크로미터 내지 30 마이크로미터 직경의 미분수로 비행체의 하부 또는 측면 방향으로 분사하는 하나 이상의 제1 분사노즐; 및
    상기 제1 분사노즐의 상류측에 설치된 개폐밸브;를 포함하고,
    상기 유압 구동 비행체는, 제1 분사노즐을 통한 물분사의 분사량을 제어할 수 있고, 상기 각 유압 모터를 통과한 물을 제2 호스를 통해 상기 물탱크로 회수하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압 구동 비행체가 상기 밸브 블록의 각 밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    유선 또는 무선으로 사용자의 명령을 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 밸브 블록의 제어에 관한 사용자 명령을 상기 통신부로부터 수신하면 이에 기초하여 각 밸브의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 유압 모터를 통과한 물을 비행체의 하부 또는 측면 방향으로 분사하는 하나 이상의 제2 분사노즐;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 분사노즐은 상기 미분수를 150 bar 내지 250 bar의 고압으로 분사하는 고압 노즐이고 상기 제2 분사노즐은 100 마이크로미터 직경 이상의 분무수를 10 bar 이하의 저압으로 분사하는 저압 노즐인 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  7. 미세먼지 제거용 유압 구동 비행체(500)로서,
    외부의 물탱크로부터 물을 공급하는 제1 호스 및 제1 호스에 의해 공급된 물을 상기 물탱크로 배출하는 제2 호스와 연결되는 호스 연결부를 구비한 본체;
    상기 제1 호스를 통해 공급받은 물의 수압에 의해 회전 구동력을 생성하는 복수개의 유압 모터;
    상기 복수개의 유압 모터의 각각의 유압 모터의 구동축에 직접 또는 간접적으로 결합된 프로펠러; 및
    상기 각 유압 모터의 상류측에 배치되어 상기 유압 모터로 공급하는 물의 공급량을 조절하는 하나 이상의 밸브를 구비한 밸브 블록;
    상기 유압 모터를 통과한 물을 비행체의 하부 또는 측면 방향으로 분사하는 하나 이상의 제1 분사노즐(560);
    상기 유압 모터와 제1 분사노즐 사이에 배치되고 상기 유압 모터를 통과한 물의 적어도 일부를 상기 제2 호스측으로 분기하는 방향제어밸브(570); 및
    상기 제1 호스로부터 유입되는 물을 상기 각 유압 모터로 공급하기 전에 상기 물의 일부를 분기받아 10 마이크로미터 내지 30 마이크로미터 직경의 미분수로 비행체의 하부 또는 측면 방향으로 분사하는 하나 이상의 제2 분사노즐(550);을 포함하고,
    상기 유압 구동 비행체는, 상기 유압 모터를 통과한 물을 제2 호스를 통해 상기 물탱크로 배출하는 물회수 모드 및 상기 유압 모터를 통과한 물의 적어도 일부를 제1 분사노즐을 통해 외부로 분사하는 물분사 모드에서 동작가능한 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유압 구동 비행체가 상기 방향제어밸브 및 상기 밸브 블록의 각 밸브의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    유선 또는 무선으로 사용자의 명령을 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 방향제어밸브 또는 상기 밸브 블록의 각 밸브의 제어에 관한 사용자 명령을 상기 통신부로부터 수신하면 이에 기초하여 밸브의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 분사노즐에 의한 물분사의 온/오프를 제어하기 위해, 상기 제2 분사노즐로 물을 공급하는 배관(L2)에 설치되는 개폐밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 분사노즐(560)은 100 마이크로미터 직경 이상의 분무수를 10 bar 이하의 저압으로 분사하는 저압 노즐이고, 상기 제2 분사노즐(550)은 상기 미분수를 150 bar 내지 250 bar의 고압으로 분사하는 고압 노즐인 것을 특징으로 하는 유압 구동 비행체.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2212490A (en) 1939-01-04 1940-08-27 Jr Charles Adler Airplane
US3253806A (en) 1964-05-20 1966-05-31 Eickmann Karl Control means in a hydraulic driven helicopter
US20170113787A1 (en) * 2015-10-27 2017-04-27 Kim F. Hein Hydraulically Propelled Drone for Delivering Firefighting fluid
JP2017533863A (ja) 2014-10-30 2017-11-16 アーセーセー イノヴァチオン アーベー マルチロータ航空機
KR101839130B1 (ko) 2017-08-10 2018-04-27 주식회사 우리창우종합건축사사무소 압축공기 추진식 비행체.

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3056427B1 (en) * 2015-02-12 2020-06-03 San Jorge Tecnologicas, S.L. Pneumatic drone
KR101876846B1 (ko) * 2016-12-16 2018-07-11 주식회사 신드론 측방향 분사가 가능한 방제용 드론
KR101907310B1 (ko) 2017-04-21 2018-10-11 고려대학교 산학협력단 소방 드론

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2212490A (en) 1939-01-04 1940-08-27 Jr Charles Adler Airplane
US3253806A (en) 1964-05-20 1966-05-31 Eickmann Karl Control means in a hydraulic driven helicopter
JP2017533863A (ja) 2014-10-30 2017-11-16 アーセーセー イノヴァチオン アーベー マルチロータ航空機
US20170113787A1 (en) * 2015-10-27 2017-04-27 Kim F. Hein Hydraulically Propelled Drone for Delivering Firefighting fluid
KR101839130B1 (ko) 2017-08-10 2018-04-27 주식회사 우리창우종합건축사사무소 압축공기 추진식 비행체.

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