KR20180045646A - 관측용 무동력형 비행 유닛 - Google Patents

관측용 무동력형 비행 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛은 발사장비에 장착되어 상기 발사장비의 작동 시 미리 설정된 목표방향을 향하여 날아간 후 상사점(TDP:Top Dead Point, 上死點)의 위치에서 자중에 의해 지상을 향하여 낙하되는 몸체부, 상기 몸체부에 결합되어 상기 몸체부의 낙하 시 상기 몸체부에 작용하는 항력에 의하여 자동으로 회전력을 발생시켜 상기 몸체부의 낙하속도를 지연시키는 프로펠러부, 그리고 상기 몸체부에 설치되어 상기 몸체부의 낙하 시 상기 지상에 대한 영상정보를 취득하는 영상부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 재난, 치안 등의 긴급 상황 시 총알 또는 소형 로켓 등과 같이 발사장비에 장착되어 높은 고도를 향하여 발사된 후, 항력에 의해 자동적으로 회전력을 발생시켜 지면을 향하여 서서히 낙하되면서 지상에 대한 영상정보를 취득할 수 있는 구조로 형성됨으로써, 사용이 간단하고 비행 시에도 별도의 조작이 필요치 않으므로 운행 시 준비시간이 필요하지 않고, 신속히 긴급 상황 발생지역 주변을 관측할 수 있다.

Description

관측용 무동력형 비행 유닛{Non-motorized type flying unit for observation}
본 발명은 재난, 치안의 긴급 상황 시 높은 고도에 올려 빠르게 지상의 상황을 파악할 수 있는 관측용 무동력형 비행 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 화재, 인명구조 등 재난 및 치안의 긴급 상황 시 높은 고도에서 빠르게 주위 상황을 파악하는 것이 중요하다.
종래에는 이와 같은 긴급 상황 시 높은 고도에서 주변 상황을 파악하기 위하여 유/무인항공기를 이용하였다.
그러나, 유/무인항공기를 이용하여 주변 상황을 관측하는 방법은 유/무인항공기의 준비시간으로 인한 대응지연 또는, 유/무인항공기의 비행이 불가능한 주변 환경 제약으로 인하여 관측이 불가능한 문제점이 있었다.
또한, 유/무인항공기를 이용하여 주변 상황을 관측하는 방법은 고가의 비용이 요구됨은 물론, 보안이 요구되는 임무를 수행해야 할 경우, 유/무인항공기의 동력장치로부터 발생되는 소음으로 인하여 유/무인항공기의 위치가 노출되는 문제점이 있었다.
한국등록특허공보 제10-1536095호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 화재, 인명구조 등 재난 및 치안의 긴급 상황 시 휴대 가능한 발사장비에 장착한 후, 공중으로 발사하여 별도의 동력장치나 제어 없이 자동적으로 회전력을 발생시켜 서서히 낙하되면서 높은 고도에서 지상에 대한 영상정보를 취득하여 신속하게 주위 상황을 파악할 수 있는 관측용 무동력형 비행 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛은 발사장비에 장착되어 상기 발사장비의 작동 시 미리 설정된 목표방향을 향하여 날아간 후 상사점(TDP:Top Dead Point, 上死點)의 위치에서 자중에 의해 지상을 향하여 낙하되는 몸체부, 상기 몸체부에 결합되어 상기 몸체부의 낙하 시 상기 몸체부에 작용하는 항력에 의하여 자동으로 회전력을 발생시켜 상기 몸체부의 낙하속도를 지연시키는 프로펠러부, 그리고 상기 몸체부에 설치되어 상기 몸체부의 낙하 시 상기 지상에 대한 영상정보를 취득하는 영상부를 포함한다.
상기 몸체부는 상기 프로펠러부가 결합되고, 유선형 구조로 형성되어 상기 발사장비에 장착 시 상기 미리 설정된 목표방향을 향하는 머리부, 그리고 내측에 수용공간이 형성되어 상기 영상부가 설치되고, 단부에는 상기 수용공간과 연통되는 관통공이 형성되며, 상기 머리부에 비하여 상대적으로 더 무거운 무게로 형성되어 상기 몸체부의 낙하 시 상기 지상을 향하는 꼬리부를 포함할 수 있다.
상기 프로펠러부는 상기 몸체부에 회전 가능하게 결합되는 회전부, 그리고 상기 회전부의 둘레에 등간격으로 설치되어 상기 몸체부의 상승 시 상기 몸체부의 외면에 밀착되고, 상기 몸체부의 낙하 시 상기 몸체부에 작용하는 항력에 의해 상기 몸체부의 외측으로 펼쳐지며 상기 회전부와 함께 회전되는 복수의 블레이드를 포함할 수 있다.
상기 회전부의 내측에는 상기 몸체부의 낙하 시 상기 몸체부가 고정된 상태에서 상기 프로펠러부에만 회전력이 발생될 수 있도록 상기 몸체부와 상기 회전부 사이에 설치되어 상기 프로펠러부를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비될 수 있다.
상기 영상부는 상기 영상정보를 취득하는 카메라부, 상기 카메라부에서 취득한 영상정보를 외부로 전송하는 통신부, 상기 몸체부의 현재 위치정보를 외부로 전송하는 GPS수신부, 상기 카메라부, 상기 통신부 및 상기 GPS수신부에 전원을 공급하는 전원부, 그리고 상기 카메라부, 상기 통신부, 상기 GPS수신부 및 상기 전원부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 몸체부에 결합되어 내부에 추진제가 저장되며, 상기 발사장비의 작동 시 상기 추진제를 연소시켜 내부에 압력을 형성하여 상기 몸체부에 추력을 제공하는 추진부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 재난, 치안 등의 긴급 상황 시 총알 또는 소형 로켓 등과 같이 발사장비에 장착되어 높은 고도를 향하여 발사된 후, 항력에 의해 자동적으로 회전력을 발생시켜 지면을 향하여 서서히 낙하되면서 지상에 대한 영상정보를 취득할 수 있는 구조로 형성됨으로써, 사용이 간단하고 비행 시에도 별도의 조작이 필요치 않으므로 운행 시 준비시간이 필요하지 않고, 신속히 긴급 상황 발생지역 주변을 관측할 수 있다.
또한, 구조가 단순하고 별도의 동력장치가 요구되지 않으므로, 유/무인항공기에 비하여 저가의 비용만으로 유지/관리가 가능하고, 보안이 요구되는 임무를 수행할 경우에도 위치가 노출될 확률을 최소화 시켜 안전하게 임무를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛의 작동과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 "A"부분을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 "B"부분을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛이 발사장비로부터 발사되는 과정을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛의 작동과정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 "A"부분을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 "B"부분을 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛이 발사장비로부터 발사되는 과정을 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관측용 무동력형 비행 유닛(100)(이하 '비행 유닛(100)'이라 함)은 재난, 치안 등의 긴급 상황 시 높은 고도에 올려 빠르게 지상의 상황을 파악할 수 있는 관측용 비행 장비로서, 몸체부(10)를 포함한다.
몸체부(10)는 발사장비(200)에 장착되어 발사장비(200)의 작동 시 발사장비(200) 내부에서 발생되는 추력(압력)에 의하여 발사장비(200)로부터 분리되고, 미리 설정된 목표방향을 향하여 날아간 후 상사점(TDP:Top Dead Point, 上死點)의 위치에서 자중에 의해 지상(G)을 향하여 자유 낙하된다.
도 4를 참조하면, 몸체부(10)는 머리부(11) 및 꼬리부(13)를 포함할 수 있다.
머리부(11)는 후술할 프로펠러부(20)가 결합되고, 유선형 구조로 형성되어 발사장비(200)에 장착 시 미리 설정된 목표방향을 향하도록 위치될 수 있다.
꼬리부(13)는 내측에 수용공간(13a)이 형성되어 상기 수용공간(13a)에 후술할 영상부(30)가 설치되고, 단부에는 수용공간(13a)과 외부공간을 연통시키는 관통공(13b)이 형성될 수 있다.
또한, 꼬리부(13)는 머리부(11)에 비하여 상대적으로 더 무거운 무게로 형성될 수 있다. 따라서, 꼬리부(13)는 몸체부(10)가 낙하될 경우, 지상을 향하도록 위치될 수 있다. 즉, 꼬리부(13)는 머리부(11)에 비해 상대적으로 더 무겁게 형성됨에 따라, 몸체부(10)의 무게중심이 하측 즉, 꼬리부(13)에 위치하게 되고, 이로 인해 몸체부(10)가 낙하될 경우 꼬리부(13)가 지상을 향하도록 위치할 수 있다. 이때, 꼬리부(13)의 단부에는 도 4의 확대된 부분과 같이, 꼬리부(13)의 단부의 무게를 더 증가시킬 수 있는 추(15)가 설치될 수 있다. 따라서, 몸체부(10)가 낙하될 경우, 꼬리부(13)의 단부에 형성된 관통공(13b)이 지상을 향하도록 배치되어 꼬리부(13)의 내측에 설치된 영상부(30)가 보다 정확하게 지상의 영상정보를 취득할 수 있다.
또한, 본 비행 유닛(100)은 프로펠러부(20)를 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 프로펠러부(20)는 몸체부(10)에 결합되어 몸체부(10)의 낙하 시 몸체부(10)에 작용하는 항력(Drag)에 의하여 자동으로 회전력을 발생시켜 몸체부(10)의 낙하속도를 지연시킨다.
더 자세하게는, 프로펠러부(20)는 몸체부(10)에 회전 가능하게 결합되어 몸체부(10)가 낙하될 경우, 몸체부(10)에 작용하는 항력에 의해 몸체부(10)의 외측을 향하여 자동으로 펼쳐진 후 회전됨에 따라, 별도의 동력장치에 의지하지 않고, 스스로 양력을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 낙하중인 몸체부(10)의 부양시간을 연장시킬 수 있다.
프로펠러부(20)는 회전부(21) 및 복수의 블레이드(23)를 포함할 수 있다.
회전부(21)는 몸체부(10)에 회전 가능하게 결합되며, 내측에 베어링(25)을 구비할 수 있다.
즉, 회전부(21)의 내측에는 몸체부(10)의 낙하 시 몸체부(10)가 고정된 상태에서 프로펠러부(20)에만 회전력이 발생될 수 있도록 몸체부(10)와 회전부(21) 사이에 설치되어 프로펠러부(20)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(25)이 구비될 수 있다. 따라서, 몸체부(10)는 낙하 시 프로펠러부(20)가 회전되더라도 회전되지 않는다.
복수의 블레이드(23)는 회전부(21)의 둘레에 등간격으로 설치되어 몸체부(10)의 상승 시 몸체부(10)의 외면에 밀착되고, 몸체부(10)의 낙하 시 몸체부(10)에 작용하는 항력에 의해 몸체부(10)로부터 이격되어 몸체부(10)의 외측으로 펼쳐지며 회전부(21)와 함께 회전될 수 있다.
이때, 각 블레이드(23)는 도 6의 확대된 부분과 같이, 회전부(21)에 힌지(27)를 통해 결합될 수 있다. 따라서, 복수의 블레이드(23)는 몸체부(10)가 상승할 경우 절첩된 상태로 몸체부(10)의 외면에 밀착되고, 몸체부(10)가 하강할 경우 힌지(27)를 중심으로 미리 설정된 각도로 몸체부(10)의 외측으로 펼쳐질 수 있다. 또한, 복수의 블레이드(23)는 유연성을 가지는 소재로 형성되어 몸체부(10)의 외면에 밀착되어 있을 경우, 몸체부(10)의 외면을 완전히 감싸도록 형성될 수 있다.
또한, 본 비행 유닛(100)은 영상부(30)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 영상부(30)는 몸체부(10)의 내측에 설치되어 몸체부(10)의 낙하 시 지상에 대한 영상정보를 취득한다.
더 자세하게는, 영상부(30)는 영상정보를 취득하는 카메라부(31), 카메라부(31)에서 취득한 영상정보를 외부로 전송하는 통신부(32), 몸체부(10)의 현재 위치정보를 외부로 전송하는 GPS수신부(33), 카메라부(31), 통신부(32) 및 GPS수신부(33)에 전원을 공급하는 전원부(34), 그리고 카메라부(31), 통신부(32), GPS수신부(33) 및 전원부(34)를 제어하는 제어부(35)를 포함할 수 있다.
여기서, 카메라부(31)에서 취득되는 영상정보는 사진은 물론, 오디오 신호를 수반하는 동영상을 포함하고, GPS수신부(33)에서 발생되는 몸체부(10)의 현재 위치정보는 지도상의 평면위치정보 및 고도정보를 포함할 수 있다. 그리고, 통신부(32)는 무선통신방식으로 적용되어 카메라부(31)에서 취득한 영상정보를 외부의 장치 예컨대, PC나 휴대용 단말장치 등으로 실시간 혹은 미리 설정된 시간 간격으로 전송할 수 있다.
또한, 본 비행 유닛(100)은 추진부(40)를 더 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 추진부(40)는 몸체부(10)의 꼬리부(13)에 결합되어 내부에 추진제(41)가 저장되며, 발사장비(200)의 작동 시 추진제(41)를 연소시켜 내부에 압력을 형성하여 몸체부(10)에 추력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 몸체부(10)의 비거리가 증가될 수 있다.
한편, 본 비행 유닛(100)은 보호창(50) 및 후드(60)를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 꼬리부(13)에 형성된 관통공(13b)에는 보호창(50)이 설치될 수 있다.
즉, 꼬리부(13)에 형성된 관통공(13b)에는 발사장비(200)의 작동 시 꼬리부(13)의 단부로 가해지는 압력이 관통공(13b)을 통하여 영상부(30)에 직접적으로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 보호창(50)이 더 설치될 수 있다. 이에 따라, 발사장비(200)의 압력에 의하여 영상부(30)가 파손되는 것을 예방할 수 있음은 물론, 꼬리부(13)의 수용공간(13a)으로 이물질이 유입되는 것을 예방할 수 있다.
또한, 꼬리부(13)의 단부에는 관통공(13b)의 둘레를 감싸도록 단부로부터 길이방향을 따라 미리 설정된 길이로 돌출되는 후드(60)가 설치될 수 있다.
따라서, 꼬리부(13)의 내측에서 보호창(50)과 마주보게 배치되는 영상부(30)의 카메라부(31) 측으로 빛이 유입되는 것을 차단하여 영상품질이 저하되는 것을 예방할 수 있다.
또한, 본 비행 유닛(100)은 비상 동력장치(70)를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 머리부(11)의 내측에는 프로펠러부(20)와 결합되어 미리 설정된 조건에 따라 프로펠러부(20)를 회전시키는 비상 동력장치(70)가 구비될 수 있다. 즉, 비상 동력장치(70)는 본 비행 유닛(100)이 발사장비(200)로부터 발사되어 상사점에 도달한 후 낙하되는 시점에서 프로펠러부(20)의 작동이 이루어지지 않거나, 프로펠러부(20)의 회전속도가 기준속도에 비해 빠르거나, 느릴 경우, 이를 보완하기 위하여 프로펠러부(20)를 미리 설정된 속도 및 방향으로 회전시키는 역할을 수행한다. 이때, 프로펠러부(20)가 결합된 몸체부(10)의 어느 한 위치에는 프로펠러부(20)의 회전량을 검출하는 회전감지센서(71)가 설치될 수 있다. 또한, 비상 동력장치(70)는 영상부(30)에 구비된 전원부(34)를 통하여 동력을 공급받고, 제어부(35)를 통하여 제어될 수 있다. 즉, 본 비행 유닛(100)의 낙하 시 예상치 못한 상황에 의하여 프로펠러부(20)의 작동이 제대로 수행되지 못할 경우, 회전감지센서(71)가 프로펠러부(20)의 이상 작동을 감지하여 제어부(35)로 신호를 전송하고, 제어부(35)는 회전감지센서(71)의 신호를 바탕으로 미리 설정된 판단조건에 따라 프로펠러부(20)의 이상 유무를 판단하여, 비상 동력장치(70)에 회전명령을 전달함으로써, 몸체부(10)에 충분한 항력이 전달되지 못하거나, 환경적 요인에 의하여 프로펠러부(20)의 작동이 불가능한 상황에서도 프로펠러부(20)의 작동을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 비행 유닛(100)은 완충장치(80)를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 꼬리부(13)의 단부에는 복수 개의 완충장치(80)가 설치될 수 있다.
완충장치(80)는 본 비행 유닛(100)이 지상으로 낙하되어 지면과 충돌할 경우, 몸체부(10)에 가해지는 충격을 최소화 시킬 수 있도록 충격이 가해진 방향을 따라 형상 변형되어 충격을 분산시킬 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 몸체부(10)의 내측에 설치된 영상부(30)의 파손을 예방할 수 있다.
또한, 본 비행 유닛(100)은 조명장치(90)를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 복수 개로 설치된 각 완충장치(80)의 단부에는 몸체부(10)의 낙하 시 낙하방향으로 빛을 조사할 수 있는 조명장치(90)가 설치될 수 있다.
조명장치(90)는 환경적 요인에 의하여 주변이 어두워져 카메라부(31)의 촬영이 어려울 경우, 카메라부(31)의 촬영방향으로 빛을 조사하여 플래시 기능을 수행함으로써 카메라부(31)의 촬영을 가능하게 하고, 다양한 방식으로 점등되어 비상 시 신호전달의 역할을 수행할 수 있다.
이처럼 본 발명에 의하면, 재난, 치안 등의 긴급 상황 시 총알 또는 소형 로켓 등과 같이 발사장비(200)에 장착되어 높은 고도를 향하여 발사된 후, 항력에 의해 자동적으로 회전력을 발생시켜 지면을 향하여 서서히 낙하되면서 지상에 대한 영상정보를 취득할 수 있는 구조로 형성됨으로써, 사용이 간단하고 비행 시에도 별도의 조작이 필요치 않으므로 운행 시 준비시간이 필요하지 않고, 신속히 긴급 상황 발생지역 주변을 관측할 수 있다.
또한, 구조가 단순하고 별도의 동력장치가 요구되지 않으므로, 유/무인항공기에 비하여 저가의 비용만으로 유지/관리가 가능하고, 보안이 요구되는 임무를 수행할 경우에도 위치가 노출될 확률을 최소화 시켜 안전하게 임무를 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 한 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100. 관측용 무동력형 비행 유닛
10. 몸체부
11. 머리부
13. 꼬리부
13a. 수용공간 13b. 관통공
15. 추
20. 프로펠러부
21. 회전부 23. 복수의 블레이드
25. 베어링 27. 힌지
30. 영상부
31. 카메라부 32. 통신부
33. GPS수신부 34. 전원부
35. 제어부
40. 추진부
41. 추진제
50. 보호창
60. 후드
70. 비상 동력장치
71. 회전감지센서
80. 완충장치
90. 조명장치
200. 발사장비

Claims (6)

  1. 발사장비에 장착되어 상기 발사장비의 작동 시 미리 설정된 목표방향을 향하여 날아간 후 상사점(TDP:Top Dead Point, 上死點)의 위치에서 자중에 의해 지상을 향하여 낙하되는 몸체부,
    상기 몸체부에 결합되어 상기 몸체부의 낙하 시 상기 몸체부에 작용하는 항력에 의하여 자동으로 회전력을 발생시켜 상기 몸체부의 낙하속도를 지연시키는 프로펠러부, 그리고
    상기 몸체부에 설치되어 상기 몸체부의 낙하 시 상기 지상에 대한 영상정보를 취득하는 영상부
    를 포함하는 관측용 무동력형 비행 유닛.
  2. 제1항에서,
    상기 몸체부는
    상기 프로펠러부가 결합되고, 유선형 구조로 형성되어 상기 발사장비에 장착 시 상기 미리 설정된 목표방향을 향하는 머리부, 그리고
    내측에 수용공간이 형성되어 상기 영상부가 설치되고, 단부에는 상기 수용공간과 연통되는 관통공이 형성되며, 상기 머리부에 비하여 상대적으로 더 무거운 무게로 형성되어 상기 몸체부의 낙하 시 상기 지상을 향하는 꼬리부
    를 포함하는 관측용 무동력형 비행 유닛.
  3. 제1항에서,
    상기 프로펠러부는
    상기 몸체부에 회전 가능하게 결합되는 회전부, 그리고
    상기 회전부의 둘레에 등간격으로 설치되어 상기 몸체부의 상승 시 상기 몸체부의 외면에 밀착되고, 상기 몸체부의 낙하 시 상기 몸체부에 작용하는 항력에 의해 상기 몸체부의 외측으로 펼쳐지며 상기 회전부와 함께 회전되는 복수의 블레이드
    를 포함하는 관측용 무동력형 비행 유닛.
  4. 제3항에서,
    상기 회전부의 내측에는
    상기 몸체부의 낙하 시 상기 몸체부가 고정된 상태에서 상기 프로펠러부에만 회전력이 발생될 수 있도록 상기 몸체부와 상기 회전부 사이에 설치되어 상기 프로펠러부를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비되는 관측용 무동력형 비행 유닛.
  5. 제1항에서,
    상기 영상부는
    상기 영상정보를 취득하는 카메라부,
    상기 카메라부에서 취득한 영상정보를 외부로 전송하는 통신부,
    상기 몸체부의 현재 위치정보를 외부로 전송하는 GPS수신부,
    상기 카메라부, 상기 통신부 및 상기 GPS수신부에 전원을 공급하는 전원부, 그리고
    상기 카메라부, 상기 통신부, 상기 GPS수신부 및 상기 전원부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 관측용 무동력형 비행 유닛.
  6. 제1항에서,
    상기 몸체부에 결합되어 내부에 추진제가 저장되며, 상기 발사장비의 작동 시 상기 추진제를 연소시켜 내부에 압력을 형성하여 상기 몸체부에 추력을 제공하는 추진부를 더 포함하는 관측용 무동력형 비행 유닛.
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