KR102674318B1

KR102674318B1 - Ducted fan with various stators

Info

Publication number: KR102674318B1
Application number: KR1020230116195A
Authority: KR
Inventors: 변혁준; 유영현; 현영오; 장지성
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2023-09-01
Filing date: 2023-09-01
Publication date: 2024-06-11

Abstract

일 실시 예에 따른 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬은, 도넛 형상의 하우징의 상부에 일정 간격으로 이격되어 배치되는 상부 베인; 상기 하우징의 하부에 일정 간격으로 이격되어 배치되는 하부 베인; 상기 하우징의 중심부에 배치되는 센터 바디; 상기 센터 바디의 측면에 배치되고, 상기 센터 바디의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 연결되는 블레이드; 및 상기 하우징의 내측면과 상기 센터 바디를 연결하는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는, 복수 개의 부재가 각각 상기 센터 바디에 고정되거나 각도 변경됨으로써 공기 저항을 감소시킬 수 있다.A ducted fan equipped with various stators according to an embodiment includes upper vanes disposed at regular intervals on the upper part of a donut-shaped housing; Lower vanes disposed at regular intervals on the lower part of the housing; a center body disposed at the center of the housing; a blade disposed on a side of the center body and rotatably connected about the central axis of the center body; and a stator connecting the inner surface of the housing and the center body, wherein the stator can reduce air resistance by having a plurality of members each fixed to the center body or changing an angle.

Description

다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬{DUCTED FAN WITH VARIOUS STATORS}Ducted fan with various stators {DUCTED FAN WITH VARIOUS STATORS}

아래의 설명은 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬에 관한 것이다.The explanation below is about a ducted fan equipped with various stators.

덕티드 팬 시스템은 다수의 회전하는 날개를 덕트 내부에 배치하여 추력을 얻는 장치로서 비행체의 추력 발생 시스템으로 많이 사용하고 있다. 덕트가 없이 회전하는 날개를 갖는 시스템에 비해 동일 추력 대비 파워가 낮고, 회전날개로부터 인명을 보호할 수 있는 장점들이 있어 헬리콥터의 꼬리로터, 무인기 등의 비행체에 많이 적용하고 있다. 항공기를 위한 종래의 추진 시스템은 항공기를 추진하도록 추진 팬을 구동하기 위해 회전 샤프트를 통해 토크를 전달하는 모터를 포함하고, 회전 샤프트는 전형적으로 모터 내부에 수납되거나 모터에 직접적으로 커플링된다. 덕트형 팬 추진 시스템들의 경우에, 모터는 전형적으로 덕트 내부에 그리고 팬과 동축으로 위치되며, 팬 블레이드들은 팬을 구동시키는 모터 샤프트에 연결되는 중앙 허브에 부착된다. A ducted fan system is a device that obtains thrust by placing multiple rotating blades inside a duct and is widely used as a thrust generation system for aircraft. Compared to systems with rotating wings without ducts, the power compared to the same thrust is lower, and it has the advantage of protecting people from rotating blades, so it is widely applied to aircraft such as helicopter tail rotors and unmanned aerial vehicles. Conventional propulsion systems for aircraft include a motor that transmits torque through a rotating shaft to drive a propulsion fan to propel the aircraft, the rotating shaft typically being housed within the motor or coupled directly to the motor. In the case of ducted fan propulsion systems, the motor is typically located within the duct and coaxial with the fan, and the fan blades are attached to a central hub that is connected to the motor shaft that drives the fan.

덕티드 팬은 팬 블레이드 및 허브를 포함하는 센터바디가 있으며 덕트와 연결된 스테이터를 통해 센터 바디를 지지하고 팬에서 발생시키는 토크를 상쇄시킨다. 동체에 덕티드팬이 장착된 복합형 회전익기의 경우 전진비행 시 수평으로 유입되는 유동이 덕티드 팬에 의해 수직방향으로 변경되면서 발생하는 모멘텀 항력이 기체 항력을 증가시켜 비행체 성능이 저감되는 현상이 있다. 덕티드팬 모멘텀 항력 [수학식]은 후류 확산비(aw), 밀도(ρ), 팬 면적(SF), 전진 속도(V), 기체 받음각(α), 제자리 비행 유도 속도(wh)로 구성되어 있으며, 변수 중 유도 속도는 덕티드 팬의 수직 추력을 이용하여 계산할 수 있다. 따라서 전진속도가 빠를수록, 덕티드 팬 추력이 클수록 모멘텀 항력이 증가한다.A ducted fan has a center body that includes a fan blade and a hub, and a stator connected to the duct supports the center body and offsets the torque generated by the fan. In the case of a composite rotorcraft equipped with a ducted fan on the fuselage, the momentum drag generated when the horizontal inflow flow is changed to the vertical direction by the ducted fan during forward flight increases the aircraft drag, resulting in a decrease in aircraft performance. there is. Ducted fan momentum drag [mathematical formula] consists of wake diffusion ratio (aw), density (ρ), fan area (SF), forward speed (V), aircraft angle of attack (α), and hovering guidance speed (wh). Among the variables, the induced speed can be calculated using the vertical thrust of the ducted fan. Therefore, the faster the forward speed and the greater the ducted fan thrust, the greater the momentum drag.

[수학식][Equation]

한국 등록특허 10-2522500호(등록일 2023년04월12일)에는 전기 항공기 추진 시스템에 관하여 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-2522500 (registration date April 12, 2023) discloses an electric aircraft propulsion system.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-mentioned background technology is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known technology disclosed to the general public before the application for the present invention.

일 실시 예에 따르면, 고정형 스테이터의 개수를 줄임으로써 항력을 줄일 수 있는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬을 제공할 수 있다.According to one embodiment, a ducted fan equipped with various stators that can reduce drag by reducing the number of fixed stators can be provided.

일 실시 예에 따르면, 바람의 방향에 따라 각도가 조절됨으로써 바람에 대한 저항을 최소화할 수 있는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬을 제공할 수 있다.According to one embodiment, a ducted fan equipped with various stators that can minimize wind resistance by adjusting the angle depending on the direction of the wind can be provided.

일 실시 예에 따른 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬은, 도넛 형상의 하우징의 상부에 일정 간격으로 이격되어 배치되는 상부 베인; 상기 하우징의 하부에 일정 간격으로 이격되어 배치되는 하부 베인; 상기 하우징의 중심부에 배치되는 센터 바디; 상기 센터 바디의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 연결되는 블레이드; 및 상기 하우징의 내측면과 상기 센터 바디를 연결하는 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터는, 복수 개의 부재가 각각 상기 센터 바디에 고정되거나 각도 변경됨으로써 공기 저항을 감소시킬 수 있다.A ducted fan equipped with various stators according to an embodiment includes upper vanes disposed at regular intervals on the upper part of a donut-shaped housing; Lower vanes disposed at regular intervals on the lower part of the housing; a center body disposed at the center of the housing; a blade rotatably connected about the central axis of the center body; and a stator connecting the inner surface of the housing and the center body, wherein the stator can reduce air resistance by having a plurality of members each fixed to the center body or changing an angle.

상기 스테이터는 상기 센터 바디의 중심축을 중심으로 비대칭으로 배치될 수 있다.The stator may be arranged asymmetrically about the central axis of the center body.

상기 스테이터는, 상기 센터 바디에 대하여 상대적인 위치 및 각도 변경이 없는 고정부; 및 상기 센터 바디에 대하여 상대적인 각도 변경이 가능한 가변부를 포함하고, 상기 고정부는, 복수 개의 고정 유닛을 포함하고, 상기 가변부는, 복수 개의 가변 유닛을 포함할 수 있다.The stator includes a fixed portion that does not change in position or angle relative to the center body; and a variable part capable of changing an angle relative to the center body. The fixed part may include a plurality of fixed units, and the variable part may include a plurality of variable units.

상기 복수 개의 고정 유닛은, 상기 센터 바디의 중심축을 기준으로 방사형태로 배치되고, 상기 복수 개의 가변 유닛은, 상기 하우징의 내부 지름에 평행하도록 배치될 수 있다.The plurality of fixed units may be arranged radially with respect to the central axis of the center body, and the plurality of variable units may be arranged parallel to the inner diameter of the housing.

상기 가변부는, 상기 복수 개의 가변 유닛이 상기 센터 바디의 중심축과 수직한 축을 중심으로 회전하도록 하는 회전축 유닛; 및 상기 회전축 유닛을 구동시키는 구동 유닛을 더 포함할 수 있고, 상기 회전축 유닛과 상기 구동 유닛이 함께 상기 가변 유닛을 회전하도록 할 수 있다.The variable unit includes a rotation axis unit that causes the plurality of variable units to rotate about an axis perpendicular to the central axis of the center body; And it may further include a driving unit that drives the rotation shaft unit, and the rotation shaft unit and the driving unit may rotate the variable unit together.

상기 가변부는, 상기 복수 개의 가변 유닛의 회전 각도를 조절하는 조절 유닛을 더 포함할 수 있다.The variable unit may further include an adjustment unit that adjusts rotation angles of the plurality of variable units.

상기 조절 유닛은, 상기 하우징 내측으로 유동하는 바람의 방향에 따라서 상기 복수 개의 가변 유닛의 회전 각도를 조절함으로써, 공기 저항을 감소시킬 수 있다.The control unit may reduce air resistance by adjusting the rotation angle of the plurality of variable units according to the direction of wind flowing inside the housing.

상기 조절 유닛의 일 부분은, 상기 가변 유닛에 중첩되도록 배치되고, 회전 가능하도록 배치되어, 상기 하우징 내측으로 유동하는 바람의 방향에 따라서 회전함으로써 상기 가변 유닛에 대한 상대적인 각도가 달라지는 조향 플레이트; 상기 조향 플레이트 및 상기 가변 유닛 사이에 배치되어 상기 조향 플레이트가 회전 가능하도록 연결하는 커넥터; 및 상기 커넥터의 회전 각도를 감지하는 각도 센서를 포함할 수 있다.A portion of the adjustment unit includes: a steering plate that is arranged to overlap the variable unit and is rotatable so that its angle relative to the variable unit changes by rotating according to the direction of wind flowing inside the housing; a connector disposed between the steering plate and the variable unit to connect the steering plate to be rotatable; And it may include an angle sensor that detects the rotation angle of the connector.

상기 가변 유닛은, 상기 회전축 유닛 및 상기 구동 유닛에 의하여, 상기 조향 플레이트의 변화된 각도만큼 회전하여, 상기 가변 유닛과 상기 조향 플레이트가 서로 평행하게 될 수 있다.The variable unit may rotate by the rotation shaft unit and the drive unit by the changed angle of the steering plate, so that the variable unit and the steering plate may become parallel to each other.

상기 복수 개의 고정 유닛은, 상기 센터 바디의 중심축을 기준으로 비등간격으로 배치될 수 있다.The plurality of fixing units may be arranged at uneven intervals based on the central axis of the center body.

일 실시 예에 따른 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬은, 고정형 스테이터의 개수를 줄임으로써 항력을 줄일 수 있다.A ducted fan equipped with various stators according to an embodiment can reduce drag by reducing the number of fixed stators.

일 실시 예에 따른 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬은, 바람의 방향에 따라 각도가 조절됨으로써 바람에 대한 저항을 최소화할 수 있다.A ducted fan equipped with various stators according to an embodiment can minimize wind resistance by adjusting the angle depending on the direction of the wind.

도 1은 일 실시 예에 따른 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬의 개략적인 평면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 가변 유닛의 각도가 변형되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 가변부의 측면을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 가변부의 단면도를 통해 가변 유닛의 각도가 변형되는 과정을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a perspective view of a ducted fan equipped with various stators according to an embodiment.
Figure 2 is a schematic plan view of a ducted fan equipped with various stators according to an embodiment.
Figure 3 is a diagram showing a process in which the angle of a variable unit is changed according to an embodiment.
Figure 4 is a diagram showing a side surface of a variable portion according to an embodiment.
Figure 5 is a diagram showing a process in which the angle of the variable unit is changed through a cross-sectional view of the variable unit according to an embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, when describing an embodiment, if a detailed description of a related known configuration or function is judged to impede understanding of the embodiment, the detailed description will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component can be connected or connected directly to that other component, but there is no need for another component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, the description given in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed description will be omitted to the extent of overlap.

도 1은 일 실시 예에 따른 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬의 개략적인 평면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a ducted fan equipped with various stators according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic plan view of a ducted fan provided with various stators according to an embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬(1)은, 고정형 스테이터의 개수를 줄임으로써 항력을 줄일 수 있고, 바람의 방향에 따라 각도가 조절됨으로써 바람에 대한 저항을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬(1)은 스테이터(11), 상부 베인(13), 하부 베인(12), 센터 바디(14) 및 블레이드(15)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the ducted fan (1) equipped with various stators can reduce drag by reducing the number of fixed stators, and minimize wind resistance by adjusting the angle according to the wind direction. can do. For example, the ducted fan 1 equipped with various stators may include a stator 11, an upper vane 13, a lower vane 12, a center body 14, and a blade 15.

상부 베인(13)은, 도넛 형상의 하우징의 상부에 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.The upper vanes 13 may be disposed at regular intervals on the top of the donut-shaped housing.

하부 베인(12)은, 하우징의 하부에 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 상부 베인(13) 및 하부 베인(12)은, 하우징의 상부 하부에 각각 배치됨으로써, 공기 역학적 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 큰 장애물이 블레이드(15)의 회전을 방해하지 않도록 보호하는 역할을 할 수 있다.The lower vanes 12 may be disposed at regular intervals in the lower part of the housing. The upper vane 13 and the lower vane 12 can perform an aerodynamic role by being disposed at the upper and lower parts of the housing, respectively. For example, it may serve to prevent large obstacles from interfering with the rotation of the blade 15.

센터 바디(14)는, 하우징의 중심부에 배치되어, 블레이드(15)에 대한 회전축을 제공하고 지지부로서 작용할 수 있다. 센터 바디(14)는 스테이터(11)에 의하여 회전하지 않도록 고정되는 부분과, 블레이드(15)에 연결되어 회전하는 부분으로 형성될 수 있다. 즉, 센터 바디(14)의 내부에는 모터로부터 제공받은 회전력을 블레이드(15)에 제공하는 샤프트가 구비될 수 있다.The center body 14 is disposed at the center of the housing, provides a rotation axis for the blade 15 and may act as a support. The center body 14 may be formed of a part that is fixed so as not to rotate by the stator 11 and a part that is connected to the blade 15 and rotates. That is, a shaft that provides rotational force provided from the motor to the blade 15 may be provided inside the center body 14.

블레이드(15)는, 센터 바디(14)의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 블레이드(15)는 복수 개로 형성되어 회전함으로써 기체를 동체의 외부에서 내부로 유동시킬 수 있다.The blade 15 may be rotatably connected based on the central axis of the center body 14. The blades 15 are formed in plural pieces and rotate to allow gas to flow from the outside to the inside of the fuselage.

스테이터(11)는, 하우징의 내측면과 센터 바디(14)를 연결할 수 있다. 스테이터(11)는, 센터 바디(14)에 대한 구조적 지지를 제공하여, 이에 의해 블레이드(15)를 구동시키는 센터 바디(14) 내의 샤프트에 대한 구조적 지지를 제공한다. 즉, 스테이터(11)는 블레이드(15)가 회전하는 샤프트 및 베어링 시스템에 대한 지지부로서 작용한다. 스테이터(11)는 탄소 섬유 강화된 복합재들과 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있으며, 공기역학적으로 배치되어 항력을 최소화함으로써 전체 추진 효율을 증가시키도록 구성될 수 있다. The stator 11 may connect the inner surface of the housing and the center body 14. The stator 11 provides structural support for the center body 14 , thereby providing structural support for the shaft within the center body 14 which drives the blade 15 . That is, the stator 11 acts as a support for the shaft and bearing system around which the blade 15 rotates. The stator 11 may be manufactured from any suitable material, such as carbon fiber reinforced composites, and may be configured to be aerodynamically positioned to minimize drag, thereby increasing overall propulsion efficiency.

예를 들어, 스테이터(11)는, 복수 개의 부재가 각각 센터 바디(14)에 고정되거나 각도 변경됨으로써 공기 저항을 감소시킬 수 있다. 스테이터(11)는, 센터 바디(14)에 대하여 상대적인 위치 및 각도 변경이 없는 고정부(111) 및 센터 바디(14)에 대하여 상대적인 각도 변경이 가능한 가변부(112)를 포함할 수 있다. 고정부(111)는, 복수 개의 고정 유닛(1111)을 포함하고, 가변부(112)는, 복수 개의 가변 유닛(1121)을 포함할 수 있다. 즉, 고정 유닛(1111)과 가변 유닛(1121) 모두 센터 바디(14)에 대한 지지력을 제공하지만, 고정 유닛(1111)은 전혀 이동할 수 없도록 고정된 반면, 가변 유닛(1121)은, 상대적인 위치가 고정된 상태에서 하우징 내부로 유입되는 기체의 흐름에 따라 각도가 변경될 수 있도록 회전 가능할 수 있다.For example, the stator 11 may reduce air resistance by having a plurality of members each fixed to the center body 14 or changing the angle thereof. The stator 11 may include a fixed portion 111 whose position and angle do not change relative to the center body 14 and a variable portion 112 capable of changing its angle relative to the center body 14 . The fixed unit 111 may include a plurality of fixed units 1111, and the variable unit 112 may include a plurality of variable units 1121. That is, both the fixed unit 1111 and the variable unit 1121 provide support for the center body 14, but the fixed unit 1111 is fixed so that it cannot move at all, while the variable unit 1121 has a relative position. In a fixed state, it may be rotatable so that the angle can be changed according to the flow of gas flowing into the housing.

스테이터(11)는 센터 바디(14)의 중심축을 중심으로 비대칭으로 배치될 수 있다. 특히, 고정 유닛(1111)은, 센터 바디(14)의 중심축을 기준으로 방사형태로 배치될 수 있으며, 고정 유닛(1111)는 종래의 등간격으로 방사상 배치되는 형태가 아닌, 인접한 고정 유닛(1111) 간의 간격을 달리하도록 방사상 배치되어, 공기의 유동 면적을 넓게 형성하도록 배치될 수 있다. 실험 결과를 나타낸 [표1]에 따르면, 비등간격 소정 유닛에 의한 기체 공력 성능 변화를 CFD 해석을 통해 알 수 있다. 스테이터가 없는 형상에서 가장 좋은 양항비를 보였으나, 센터 바디(14)의 지지력 제공을 위해서 적용이 어려운 점을 고려하면, 등간격으로 배치된 고정 유닛(1111)의 양항비에 비하여 비등간격으로 배치된 고정 유닛(1111)의 양향비가 현저히 양호한 것을 알 수 있다. 즉, 비등간격으로 배치된 고정 유닛(1111)에서, 양항비가 20% 향상된 것을 볼 수 있다. 즉, 실험 결과로부터, 고정 유닛(1111)을 비등간격으로 배치할 경우 공력 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다. 그 외, 덕티드팬 구성요소 별 기체 항력 비율에서도 등간격 고정 유닛(1111) 대비 비등간격 고정 유닛(1111)의 항력 영향성이 현저히 줄어드는 것을 확인할 수 있다.The stator 11 may be arranged asymmetrically about the central axis of the center body 14. In particular, the fixing unit 1111 may be arranged radially with respect to the central axis of the center body 14, and the fixing unit 1111 is not arranged radially at equal intervals as in the prior art, but is adjacent to the fixing unit 1111. ) can be arranged radially to vary the spacing between them, forming a wide air flow area. According to [Table 1] showing the experimental results, the change in aircraft aerodynamic performance due to a certain unit of non-uniform interval can be known through CFD analysis. The shape without a stator showed the best lift-drag ratio, but considering that it is difficult to apply to provide support for the center body (14), compared to the lift-drag ratio of the fixed units (1111) arranged at equal intervals, It can be seen that the aspect ratio of the fixed unit 1111 is significantly good. That is, in the fixed units 1111 arranged at unequal intervals, it can be seen that the lift-to-drag ratio is improved by 20%. That is, from the experimental results, it can be confirmed that aerodynamic performance is improved when the fixing units 1111 are arranged at unequal intervals. In addition, in the aircraft drag ratio for each ducted fan component, it can be seen that the drag influence of the non-equally spaced fixed unit (1111) is significantly reduced compared to the equally spaced fixed unit (1111).

항력drag force 양력solar calendar 양항비Port ratio 등간격 고정 유닛Equally spaced fixed units 1.001.00 1.001.00 1.001.00 비등간격 고정 유닛Non-equally spaced fixed units 0.860.86 1.031.03 1.201.20 스테이터 없는 형상Geometry without stator 0.560.56 1.011.01 1.801.80

가변부(112)는, 복수 개의 가변 유닛(1121), 회전축 유닛(1122, 도 3 참조), 구동 유닛(1123) 및 조절 유닛(1124, 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 복수 개의 가변 유닛(1121)은, 하우징의 내부 지름에 평행하도록 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 가변 유닛(1121)은, 고정 유닛(1111)과 배치되는 형태뿐만 아니라 일정 각도만큼 회전될 수 있는 차이점이 있다. 복수 개의 가변 유닛(1121)은, 구동 유닛(1123)에 의하여 사용자의 임의로, 또는 바람의 방향과 같은 외부 환경에 대응하도록 회전 구동을 할 수 있다.The variable unit 112 may include a plurality of variable units 1121, a rotation axis unit 1122 (see FIG. 3), a drive unit 1123, and an adjustment unit 1124 (see FIG. 3). The plurality of variable units 1121 may be arranged parallel to the inner diameter of the housing. That is, the plurality of variable units 1121 differ from the fixed unit 1111 not only in the shape in which they are arranged, but also in that they can be rotated by a certain angle. The plurality of variable units 1121 may be rotated by the driving unit 1123 at the user's discretion or to correspond to external environments such as the direction of the wind.

도 3은 일 실시 예에 따른 가변 유닛의 각도가 변형되는 과정을 나타낸 도면이다.Figure 3 is a diagram showing a process in which the angle of a variable unit is changed according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 한 쌍의 가변 유닛(1121a, 1121b), 한 쌍의 회전축 유닛(1122a, 1122b) 및 구동 유닛(1123)이 도시된다. Referring to FIG. 3, a pair of variable units 1121a and 1121b, a pair of rotation shaft units 1122a and 1122b, and a drive unit 1123 are shown.

한 쌍의 회전축 유닛(1122a, 1122b)은 각각 한 쌍의 가변 유닛(1121a, 1121b)에 구비되고, 한 쌍의 회전축 유닛(1122a, 1122b)을 구동시키는 구동 유닛(1123)에 의하여 제공된 회전 구동을 한 쌍의 가변 유닛(1121a, 1121b)에 전달할 수 있다. 이 때, 한 쌍의 가변 유닛(1121a, 1121b)은 동시에 동일한 방향으로 동일한 각도만큼 기울어질 수도 있으나, 사용자가 임의로 설정함에 따라서, 어느 하나만 기울어질수도 있으며, 한 쌍의 가변 유닛(1121a, 1121b)이 각각 서로 상이한 방향과 각도로 기울어지도록 제어될 수도 있다. 이를 통해 예측 불가능한 대기 또는 기체 상황에 유연하게 대비할 수 있으며, 사용자의 운전 자유도를 높일 수 있다. A pair of rotation shaft units (1122a, 1122b) are provided in a pair of variable units (1121a, 1121b), respectively, and the rotation drive provided by the drive unit 1123 that drives the pair of rotation shaft units (1122a, 1122b) It can be transmitted to a pair of variable units 1121a and 1121b. At this time, the pair of variable units (1121a, 1121b) may be tilted at the same angle in the same direction at the same time, but as arbitrarily set by the user, only one of them may be tilted, and the pair of variable units (1121a, 1121b) Each of these may be controlled to tilt in different directions and angles. Through this, it is possible to flexibly prepare for unpredictable atmospheric or gas situations and increases the user's driving freedom.

도 4는 일 실시 예에 따른 가변부의 측면을 나타낸 도면이다. Figure 4 is a diagram showing a side surface of a variable portion according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 조절 유닛(1124)는, 복수 개의 가변 유닛(1121)의 회전 각도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 조절 유닛(1124)은, 하우징 내측으로 유동하는 바람의 방향에 따라서 복수 개의 가변 유닛의 회전 각도를 조절함으로써, 공기 저항을 감소시킬 수 있다. 조절 유닛(1124)은, 조향 플레이트(11243), 커넥터(11242) 및 각도 센서(11241)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the adjustment unit 1124 can adjust the rotation angles of the plurality of variable units 1121. Specifically, the adjustment unit 1124 may reduce air resistance by adjusting the rotation angle of the plurality of variable units according to the direction of the wind flowing inside the housing. The adjustment unit 1124 may include a steering plate 11243, a connector 11242, and an angle sensor 11241.

조향 플레이트(11243)의 일 부분은, 가변 유닛(1121)에 중첩되도록 배치되고, 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 조향 플레이트(11243)는, 강성을 갖는 얇은 박판 형태로 형성되어, 중량이 적어 바람의 세기와 방향에 대하여 예민하게 움직일 수 있다. 즉, 조향 플레이트(11243)는, 풍향계와 같은 역할을 수행할 수 있으며, 하우징 내측으로 유동하는 바람의 방향에 따라서 회전함으로써 가변 유닛(1121)에 대한 상대적인 각도(θ)가 달라질 수 있다.A portion of the steering plate 11243 may be arranged to overlap the variable unit 1121 and be rotatable. The steering plate 11243 is formed in the form of a thin plate with rigidity, has low weight, and can move sensitively with respect to the strength and direction of the wind. That is, the steering plate 11243 may perform the same role as a wind vane, and the angle θ relative to the variable unit 1121 may vary by rotating according to the direction of the wind flowing inside the housing.

커넥터(11242)는, 조향 플레이트(11243) 및 가변 유닛(1121) 사이에 배치되어 상기 조향 플레이트가 회전 가능하도록 연결할 수 있다. 커넥터(11242)는 힌지 형상으로도 형성될 수 있다. 커넥터(11242)는, 작은 모멘트에 의하여 회전이 가능하도록 형성되어 조향 플레이트(11243)에 작용하는 풍하중을 정확하게 각도 센서(11241)가 감지할 수 있도록 할 수 있다. 커넥터(11242)는, 조향 플레이트(11243)가 가변 유닛(1121)에 대하여 θ만큼 회전하도록 할 수 있다.The connector 11242 may be disposed between the steering plate 11243 and the variable unit 1121 and connect the steering plate to be rotatable. Connector 11242 may also be formed in a hinge shape. The connector 11242 is formed to be rotatable by a small moment so that the angle sensor 11241 can accurately detect the wind load acting on the steering plate 11243. The connector 11242 can cause the steering plate 11243 to rotate by θ with respect to the variable unit 1121.

각도 센서(11241)는, 커넥터(11242)의 회전 각도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 각도 센서(11241)는 포텐시오미터일 수 있고, 커넥터(11242)의 회전 각도, 즉, 바람에 의하여 조향 플레이트(11243)가 얼만큼 회전했는지를 감지할 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여, 조절 유닛(1124)는, 바람에 대응하여 조향 플레이트(11243)가 회전하는 각도를 감지하고, 회전축 유닛(1122)은 가변 유닛(1121)을 조향 플레이트(11243)가 회전한 각도에 대응하도록 회전시킬 수 있다. 즉, 스테이터(11) 중에서 일부가 바람에 의하여 회전함으로써, 항력을 최소화할 수 있는 각도로 재배열되는 효과를 얻을 수 있다.The angle sensor 11241 can detect the rotation angle of the connector 11242. For example, the angle sensor 11241 may be a potentiometer and may detect the rotation angle of the connector 11242, that is, how much the steering plate 11243 is rotated by the wind. Through this structure, the control unit 1124 detects the angle at which the steering plate 11243 rotates in response to the wind, and the rotation axis unit 1122 controls the variable unit 1121 to determine the angle at which the steering plate 11243 rotates. It can be rotated to correspond to the angle. That is, by rotating some of the stators 11 due to the wind, it is possible to achieve the effect of rearranging them at an angle that minimizes drag.

도 5는 일 실시 예에 따른 가변부의 단면도를 통해 가변 유닛의 각도가 변형되는 과정을 나타낸 도면이다.Figure 5 is a diagram showing a process in which the angle of the variable unit is changed through a cross-sectional view of the variable unit according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 조향 플레이트(11243)는, 하우징 내측으로 유동하는 바람의 방향에 따라서 회전함으로써 가변 유닛(1121)에 대한 상대적인 각도(θ)가 달라지며, 이와 같은 각도의 변화는 커넥터(11242)를 통하여 각도 센서(11241)에 의하여 감지될 수 있다.Referring to FIG. 5, the steering plate 11243 rotates according to the direction of the wind flowing inside the housing, thereby changing the relative angle θ with respect to the variable unit 1121, and this change in angle changes the connector 11242. ) can be detected by the angle sensor 11241.

조향 플레이트(11243)가 바람에 의하여 θ만큼 회전한 뒤, 회전축 유닛(1122)은, 가변 유닛(1121)이 조향 플레이트(11243)의 변화된 각도(θ)만큼 회전하도록 함으로써, 가변 유닛(1121)과 조향 플레이트(11243)와 평행하도록 유지하도록 할 수 있다. After the steering plate 11243 is rotated by θ due to the wind, the rotation shaft unit 1122 causes the variable unit 1121 to rotate by the changed angle θ of the steering plate 11243, so that the variable unit 1121 and It can be kept parallel to the steering plate 11243.

이와 같은 구조에 따르면, 스테이터(11) 중에서 고정부(111)는 비등간격으로 배치됨으로써 고정력을 제공하면서도 항력을 감소시키고, 가변부(112)는 바람에 의하여 회전함으로써, 항력을 최소화할 수 있는 각도로 재배열되는 효과를 얻을 수 있다.According to this structure, the fixed parts 111 of the stator 11 are arranged at non-equal intervals to provide fixing force while reducing drag, and the variable part 112 rotates by the wind at an angle that can minimize drag. You can achieve the effect of rearrangement.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and/or components of the described structure, device, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or may be used with other components or equivalents. Appropriate results can be achieved even if replaced or substituted by .

1: 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬
11: 스테이터
111: 고정부
1111: 고정 유닛
112: 가변부
1121: 가변 유닛
1122: 회전축 유닛
1123: 구동 유닛
1124: 조절 유닛
11241: 각도 센서
11242: 커넥터
11243: 조향 플레이트
13: 상부 베인
12: 하부 베인
14: 센터 바디
15: 블레이드1: Ducted fan equipped with various stators
11: Stator
111: fixing part
1111: Fixed unit
112: Variable part
1121: Variable unit
1122: Rotating axis unit
1123: Drive unit
1124: Control unit
11241: Angle sensor
11242: connector
11243: Steering plate
13: upper vane
12: Lower vane
14: Center body
15: blade

Claims

도넛 형상의 하우징의 상부에 일정 간격으로 이격되어 배치되는 상부 베인;
상기 하우징의 하부에 일정 간격으로 이격되어 배치되는 하부 베인;
상기 하우징의 중심부에 배치되는 센터 바디;
상기 센터 바디의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 연결되는 블레이드; 및
상기 하우징의 내측면과 상기 센터 바디를 연결하는 스테이터를 포함하고,
상기 스테이터는,
복수 개의 부재가 각각 상기 센터 바디에 고정되거나 각도 변경됨으로써 공기 저항을 감소시키고,
상기 스테이터는,
상기 센터 바디에 대하여 상대적인 위치 및 각도 변경이 없는 고정부; 및
상기 센터 바디에 대하여 상대적인 각도 변경이 가능한 가변부를 포함하고,
상기 고정부는,
복수 개의 고정 유닛을 포함하고,
상기 가변부는,
복수 개의 가변 유닛을 포함하고,
상기 복수 개의 고정 유닛은,
상기 센터 바디의 중심축을 기준으로 방사형태로 배치되고,
상기 복수 개의 가변 유닛은,
상기 하우징의 내부 지름에 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬.
Upper vanes disposed at regular intervals on the upper part of the donut-shaped housing;
Lower vanes disposed at regular intervals on the lower part of the housing;
a center body disposed at the center of the housing;
a blade rotatably connected about the central axis of the center body; and
Includes a stator connecting the inner surface of the housing and the center body,
The stator is,
A plurality of members are each fixed to the center body or their angles are changed to reduce air resistance,
The stator is,
a fixing part whose position and angle do not change relative to the center body; and
Includes a variable portion capable of changing the angle relative to the center body,
The fixing part,
Comprising a plurality of fixed units,
The variable part,
Comprising a plurality of variable units,
The plurality of fixed units are,
It is arranged radially based on the central axis of the center body,
The plurality of variable units are,
A ducted fan equipped with various stators, characterized in that they are arranged parallel to the inner diameter of the housing.

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제1 항에 있어서,
상기 가변부는,
상기 복수 개의 가변 유닛이 상기 센터 바디의 중심축과 수직한 축을 중심으로 회전하도록 하는 회전축 유닛; 및
상기 회전축 유닛을 구동시키는 구동 유닛을 더 포함하는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬.
According to claim 1,
The variable part,
a rotation axis unit that causes the plurality of variable units to rotate about an axis perpendicular to the central axis of the center body; and
A ducted fan provided with various stators further including a driving unit that drives the rotating shaft unit.

제5 항에 있어서,
상기 가변부는,
상기 복수 개의 가변 유닛의 회전 각도를 조절하는 조절 유닛을 더 포함하는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬.
According to clause 5,
The variable part,
A ducted fan provided with various stators, further comprising an adjustment unit that adjusts the rotation angle of the plurality of variable units.

제6 항에 있어서,
상기 조절 유닛은,
상기 하우징 내측으로 유동하는 바람의 방향에 따라서 상기 복수 개의 가변 유닛의 회전 각도를 조절함으로써,
공기 저항을 감소시키는 것을 특징으로 하는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬.
According to clause 6,
The control unit is,
By adjusting the rotation angle of the plurality of variable units according to the direction of the wind flowing inside the housing,
A ducted fan equipped with various stators that reduces air resistance.

제6 항에 있어서,
상기 조절 유닛은,
상기 가변 유닛의 일측면에 회전 가능하도록 배치되어, 상기 하우징 내측으로 유동하는 바람의 방향에 따라서 회전함으로써 상기 가변 유닛에 대한 상대적인 각도가 달라지는 조향 플레이트;
상기 조향 플레이트 및 상기 가변 유닛 사이에 배치되어 상기 조향 플레이트가 회전 가능하도록 연결하는 커넥터; 및
상기 커넥터의 회전 각도를 감지하는 각도 센서를 포함하는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬.
According to clause 6,
The control unit is,
a steering plate that is rotatably disposed on one side of the variable unit and whose angle relative to the variable unit changes by rotating according to the direction of wind flowing inside the housing;
a connector disposed between the steering plate and the variable unit to connect the steering plate to be rotatable; and
A ducted fan equipped with various stators including an angle sensor that detects the rotation angle of the connector.

제8 항에 있어서,
상기 가변 유닛은,
상기 회전축 유닛 및 상기 구동 유닛에 의하여, 상기 조향 플레이트의 변화된 각도만큼 회전하여, 상기 가변 유닛과 상기 조향 플레이트가 서로 평행하게 되는 것을 특징으로 하는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬.
According to clause 8,
The variable unit is,
A ducted fan equipped with various stators, wherein the rotation shaft unit and the drive unit rotate by the changed angle of the steering plate, so that the variable unit and the steering plate become parallel to each other.

제1 항에 있어서,
상기 복수 개의 고정 유닛은,
상기 센터 바디의 중심축을 기준으로 비등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 다양한 스테이터가 구비된 덕티드팬.According to claim 1,
The plurality of fixed units are,
A ducted fan equipped with various stators, characterized in that they are arranged at uneven intervals based on the central axis of the center body.