KR-102961147-B1 - MULTIPURPOSE AMPHIBIOUS DRONE

Abstract

다목적 수공양용 드론이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 다목적 수공양용 드론은, 소정 간격 이격되어 배치되며, 해수면에 안착되어 추진체를 통해 무인 주행하는 복수 개의 부양체; 상기 복수 개의 부양체 사이에서 적재물이 탑재될 수 있도록 소정 크기의 적재공간을 형성하되, 상기 적재물의 종류 또는 크기에 따라 상기 적재공간의 크기가 가변되도록 조정되는 가변 프레임부; 상기 가변 프레임부의 적어도 일측에 하나 이상 형성되어 양력을 발생시키는 로터(rotor); 및 외부로부터 제어신호를 수신하고, 상기 제어신호에 따라 상기 추진체 및 상기 로터의 동작을 제어하는 통신모듈을 포함한다.

Inventors

• 조돈한
• 박인창
• 이돈수
• 류정우
• 김태훈
• 김현일
• 고명혜

Assignees

• 삼우주식회사
• 주식회사 씨디에스디

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20231116

Claims (10)

1. 소정 간격 이격되어 배치되며, 해수면에 안착되어 추진체를 통해 무인 주행하는 복수 개의 부양체; 상기 복수 개의 부양체 사이에서 적재물이 탑재될 수 있도록 소정 크기의 적재공간을 형성하되, 상기 적재물의 종류 또는 크기에 따라 상기 적재공간의 크기가 가변되도록 조정되는 가변 프레임부; 상기 가변 프레임부의 적어도 일측에 하나 이상 형성되어 양력을 발생시키는 로터(rotor); 및 외부로부터 제어신호를 수신하고, 상기 제어신호에 따라 상기 추진체 및 상기 로터의 동작을 제어하는 통신모듈을 포함하며, 상기 가변 프레임부는, 상기 복수 개의 부양체를 상호 연결시키며 상기 부양체의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성되는 복수 개의 제1 가변 프레임, 상기 제1 가변 프레임과 평행하게 형성되되 상기 제1 가변 프레임으로부터 소정 높이만큼 이격되는 복수 개의 제2 가변 프레임, 상기 복수 개의 제2 가변 프레임이 이루는 평면과 동일한 평면 상에서 상기 제2 가변 프레임과 수직하게 형성되는 복수 개의 제3 가변 프레임, 및 상기 평면으로부터 경사지게 배치되어 상기 제1 가변 프레임과 상기 제2 가변 프레임을 상호 연결시키는 제4 가변 프레임을 포함하고, 상기 가변 프레임부 내 가변 프레임 각각에는, 상기 가변 프레임의 길이방향으로의 확장 또는 축소를 위한 중공의 가변수단이 마련되며, 상기 가변수단 또는 상기 가변 프레임부의 적어도 일측에는 상기 가변 프레임부를 고정시키기 위한 하나 이상의 잠금 볼트가 마련되고, 상기 가변 수단을 통해 상기 적재공간의 크기가 x축, y축 및 z축 방향으로 각각 조정된 후 상기 잠금 볼트를 통해 상기 가변 프레임부가 고정되며, 상기 제1 가변 프레임 및 상기 제2 가변 프레임은, 제1 가변수단을 통해 x축 방향으로 확장 또는 축소되고, 상기 통신모듈과 두 개의 상기 제3 가변 프레임을 상호 연결시키는 경첩형 브라켓은, 상기 제1 가변수단을 통해 상기 적재공간의 크기가 x축 방향으로 확장됨에 따라 이완되고 상기 제1 가변수단을 통해 상기 적재공간의 크기가 x축 방향으로 축소됨에 따라 축소되며, 상기 제3 가변 프레임은, 제2 가변수단을 통해 y축 방향으로 확장 또는 축소되고, 상기 제4 가변 프레임은, 상기 제1 가변수단을 통해 z축 방향으로 확장 또는 축소되는, 다목적 수공양용 드론.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 부양체의 내부에는, 복수 개의 배터리 모듈이 마련되며, 상기 배터리 모듈은, 배터리 트레이에 수용되고, 상기 배터리 트레이는, 상기 다목적 수공양용 드론의 무게중심을 변경할 수 있도록 상기 부양체의 하부에 마련된 레일(rail)을 따라 상기 부양체의 길이방향으로 이동되는, 다목적 수공양용 드론.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 배터리 트레이의 하부에는, 상기 레일이 관통하기 위한 관통홀 및 상기 배터리 트레이의 위치고정을 위해 상기 레일의 길이방향과 수직한 방향으로 체결되는 잠금 볼트(lock bolt)가 마련되는, 다목적 수공양용 드론.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 부양체의 내부에는, 상기 부양체의 내측면을 지지하기 위한 바(bar) 형상의 지지부가 상기 부양체의 길이방향과 수직한 방향으로 형성되는, 다목적 수공양용 드론.
8. 청구항 5에 있어서, 상기 통신모듈에는, 릴레이(relay) 및 예비 배터리가 순차적으로 연결되며, 상기 예비 배터리는, 상기 복수 개의 배터리 모듈의 전원 상실 감지시 상기 릴레이를 통해 상기 통신모듈에 자동 연결되는, 다목적 수공양용 드론.
9. 청구항 5에 있어서, 상기 배터리 트레이에는, 상기 배터리 모듈의 온도를 감지하기 위한 열전대, 및 상기 배터리 모듈과 인접하게 배치되며 상기 열전대에서 감지되는 상기 배터리 모듈의 온도가 임계치 미만일 경우 동작하도록 구성되는 발열체가 마련되는, 다목적 수공양용 드론.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 부양체가 상기 해수면에 안착된 상태에서 상기 다목적 수공양용 드론을 비행시키고자 하는 상황에서 상기 해수면과 상기 부양체의 하부 표면 간의 표면장력을 감소시키기 위해 상기 부양체의 하부 표면에 기포(air bubble) 또는 계면활성제가 분사되는, 다목적 수공양용 드론.

Description

다목적 수공양용 드론{MULTIPURPOSE AMPHIBIOUS DRONE} 본 발명의 실시예들은 해수면 이동 및 공중 비행이 가능한 다목적 수공양용 드론에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 적재물의 종류 또는 크기에 따라 적재공간의 크기가 가변되는 다목적 수공양용 드론에 관한 것이다. 일반적으로, 드론은 군사 용도, 탐사 용도, 인명구조 용도 등과 같은 다양한 목적으로 활용된다. 이러한 드론은 공중 비행만 가능하나, 공중 비행의 경우 에너지 소모가 매우 커 비행거리의 한계가 있다. 이에 따라, 최근에는 공중 비행이 가능하면서도 해수면에서도 이동이 가능한 수공양용 드론에 대한 연구개발이 이루어지고 있다. 그러나, 일반적인 수공양용 드론의 경우 그 용도에 맞게 설계됨에 따라 별도의 적재공간이 존재하지 않거나 고정된 크기의 적재공간을 구비함에 따라 다양한 종류 및 크기의 적재물을 탑재하는 데 어려움이 있다. 또한, 이 경우 적재물의 탑재에 따라 수공양용 드론의 무게중심이 변하여 정상적인 해수면 이동 및 공중 비행에 어려움을 겪는 상황이 빈번하게 발생된다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 수공양용 드론의 사시도 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 수공양용 드론의 사시도 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 수공양용 드론의 정면도 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 프레임부의 x축 방향으로의 확장 및 축소를 설명하기 위한 도면 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 프레임부의 y축 방향으로의 확장 및 축소를 설명하기 위한 도면 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 프레임부의 z축 방향으로의 확장 및 축소를 설명하기 위한 도면 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부양체의 내부 구조를 나타낸 도면 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부양체의 내부 구조를 나타낸 도면 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 트레이 및 배터리 모듈이 부양체의 길이방향으로 이동되는 과정을 설명하기 위한 도면 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 적용되는 발열체 및 발열체의 동작 과정을 설명하기 위한 도면 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 예비 배터리의 적용 예시를 나타낸 도면 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 노이즈 개선 및 부식 지연을 위한 애노드 적용 예시를 나타낸 도면 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 수공양용 드론(100)의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 수공양용 드론(100)의 정면도이다. 본 실시예들에 있어서, 다목적 수공양용 드론(100)은 해수면 이동 및 공중 비행이 가능한 드론으로서, 군사 용도, 탐사 용도, 인명구조 용도 등과 같은 다양한 목적으로 활용될 수 있다. 다목적 수공양용 드론(100)은 상술한 목적 달성을 위해 필요한 적재물을 탑재할 수 있도록 소정 크기의 적재 공간을 구비할 수 있다. 여기서, 적재물은 예를 들어, 군사 용도의 무기, 탐사 용도의 레이더, 인명구조 용도의 들 것 등이 될 수 있으나 적재물의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 수공양용 드론(100)은 부양체(110), 가변 프레임부(120), 로터(130) 및 통신모듈(140)을 포함한다. 부양체(110)는 해수면에 안착되어 추진체(114)를 통해 무인 주행하는 무인 수상정으로서, 예를 들어 카타마란(Catamaran), 트라이마란(Trimaran) 등의 선형(船型)을 가질 수 있다. 부양체(110)는 복수 개 마련되어 상호 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다. 또한, 부양체(110)의 내부에는 복수 개의 배터리 모듈이 마련될 수 있다. 부양체(110)의 상면에는 상기 복수 개의 배터리 모듈을 인입, 교체하기 위한 복수 개의 개방커버(112)가 마련될 수 있다. 개방커버(112)는 배터리 모듈의 인입, 교체를 위해 개방될 수 있으며, 배터리 모듈의 안착 후 폐쇄되어 배터리 모듈을 보호할 수 있다. 도 1 내지 3에서는 하나의 부양체(110)에 두 개의 개방커버(112)가 마련되는 것으로 도시하였으나 이는 일 예시에 불과하며, 개방커버(112)의 위치 및 개수는 배터리 모듈의 위치 및 개수에 따라 달라질 수 있다. 또한, 부양체(110)의 후방에는 추진체(114)가 형성될 수 있다. 추진체(114)는 예를 들어, 부양체(110)의 후방 측 하면에 형성될 수 있다. 추진체(114)는 부양체(110)가 해수면에 안착된 상태에서 부양체(110)의 수상 이동을 위한 동력을 제공하는 장치로서, 다목적 수공양용 드론(100) 내 전기적인 부품들과 전기적으로 연결되어 동작할 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았으나 해수면과 접촉되는 부양체(110)의 하부 표면에는 기포(air bubble) 또는 계면활성제가 분사되도록 동작하는 노즐(미도시)이 마련될 수 있다. 부양체(110)가 상기 해수면에 안착된 상태에서 다목적 수공양용 드론(100)을 비행시키고자 하는 상황에서, 노즐이 동작하여 기포 또는 계면활성제를 분사할 수 있다. 즉, 노즐은 다목적 수공양용 드론(100)이 해수면에 안착된 상태에서 로터(130)의 동작과 연동하여 동작하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 해수면과 부양체(110)의 하부 표면 간의 표면장력을 감소시킬 수 있으며 다목적 수공양용 드론(100)의 초기 비상에 따른 저항을 최소화할 수 있다. 상기 노즐은 부양체(110)의 하부 표면의 적어도 일부분에 복수 개 마련될 수 있으나, 노즐의 형성위치 및 개수가 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 이러한 부양체(110)의 제조과정에서 부양체(110)의 하부 표면에 계면활성제를 코팅할 수도 있으며, 이 경우 상술한 표면장력의 감소 효과가 더욱 두드러질 수 있다. 가변 프레임부(120)는 다목적 수공양용 드론(100)의 바디 부분으로서, 상기 복수 개의 부양체(110) 사이에서 적재물이 탑재될 수 있도록 소정 크기의 적재공간을 형성한다. 가변 프레임부(120)는 복수 개의 프레임들의 연결 및 조합으로 이루어질 수 있으며, 이들 복수 개의 프레임들의 연결 및 조합을 통해 상기 적재공간을 형성할 수 있다. 상기 복수 개의 프레임들은 예를 들어, 선체 구조의 경량화를 위해 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic), HDPE(High Density Polyethylene) 등의 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 다목적 수공양용 드론(100)에 탑재되는 적재물의 종류 또는 크기에 따라 가변 프레임부(120)에서 형성되는 적재공간의 크기가 가변되도록 조정될 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 가변 프레임부(120)는 복수 개의 제1 가변 프레임(120a), 복수 개의 제2 가변 프레임(120b), 복수 개의 제3 가변 프레임(120c) 및 복수 개의 제4 가변 프레임(120d)으로 이루어질 수 있다. 제1 가변 프레임(120a)은 복수 개의 부양체(110)를 상호 연결시키며, 부양체(110)의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되어 복수 개 형성될 수 있다. 제1 가변 프레임(120a)은 x축 방향으로 연장되어 복수 개의 부양체(110)를 상호 연결시킬 수 있으며, 예를 들어, 부양체(110)의 길이방향을 따라 상호 소정 간격 이격되도록 3개 형성될 수 있다. 제2 가변 프레임(120b)은 제1 가변 프레임(120a)과 평행하게 형성되되 제1 가변 프레임(120a)으로부터 소정 높이만큼 이격되어 복수 개 형성될 수 있다. 제2 가변 프레임(120b)은 x축 방향으로 연장되면서 제1 가변 프레임(120a)과 평행하도록 복수 개 형성될 수 있다. 일 예시로서, 복수 개의 제1 가변 프레임(120a)은 제1 평면 상에 형성되고, 복수 개의 제2 가변 프레임(120b)은 상기 제1 평면과 평행한 제2 평면 상에 형성될 수 있다. 후술할 바와 같이, 제1 가변 프레임(120a)과 제2 가변 프레임(120b)은 제4 가변 프레임(120d)을 통해 상호 연결될 수 있다. 제3 가변 프레임(120c)은 제2 가변 프레임(120b)과 동일한 평면 상에서 제2 가변 프레임(120b)과 수직하게 복수 개 형성될 수 있다. 제3 가변 프레임(120c)은 y축 방향으로 연장되면서 제2 가변 프레임(120b)과 수직하게 복수 개 형성될 수 있다. 제3 가변 프레임(120c)은 예를 들어, 부양체(110)의 길이방향과 평행하면서 상호 소정 간격 이격되도록 4개 형성될 수 있다. 제4 가변 프레임(120d)은 복수 개의 제2 가변 프레임(120b)이 이루는 평면, 즉 제2 평면으로부터 경사지게 배치되어 제1 가변 프레임(120a)과 제2 가변 프레임(120b)을 상호 연결시킬 수 있다. 제4 가변 프레임(120d)은 상기 제1 평면과 제2 평면과 소정 각도로 경사진 채 z축 방향으로 연장되면서 제1 가변 프레임(120a)과