KR101057125B1

KR101057125B1 - Flap control unit

Info

Publication number: KR101057125B1
Application number: KR1020090027739A
Authority: KR
Inventors: 김승조
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2011-08-16
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: KR20100109235A

Abstract

본 발명은, 지지수단 상에 회전축이 구비되어 회전 가능한 블레이드; 상기 블레이드의 일측에 회동가능하게 결합된 플랩; 상기 플랩의 측면에 일단이 결합되어있는 연마봉; 상기 연마봉에 결합되어 있으며, 상기 블레이드의 회전에 따라 상기 연마봉이 회전하게 되는 경우 연마봉 상에서 슬라이딩 되는 리니어 볼부쉬; 상기 리니어 볼부쉬의 외주면에 일단이 결합되고 타단이 상기 지지수단에 결합되어 연마봉을 회전 가능하게 하는 연마봉 회전축을 포함하는 플랩 컨트롤 장치를 제공한다.The present invention, the rotating shaft is provided on the support means rotatable blade; A flap rotatably coupled to one side of the blade; An abrasive rod having one end coupled to a side of the flap; A linear ball bush coupled to the polishing rod and sliding on the polishing rod when the polishing rod rotates as the blade rotates; One end is coupled to the outer circumferential surface of the linear ball bush and the other end is coupled to the support means to provide a flap control device including a polishing rod rotating shaft for rotating the polishing rod.

플랩, 블레이드, 수직, 풍력, 발전기 Flap, blade, vertical, wind, generator

Description

Flap Control Device

본 발명은 플랩 컨트롤 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블레이드의 피치각이 변함에 따라 플랩이 블레이드의 시위선과 이루는 각도(플랩각)를 기구학적으로 자동 변화시킴으로써 보다 큰 양력의 발생을 통해 유체를 이용한 발전장치 등에 사용되는 수직형 터빈 장치에서 로터의 발전 효율을 크게 향상시키고, 초저속 풍속·유속에서도 전기를 발생시키는 등 블레이드의 성능을 향상시키는 플랩 컨트롤 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flap control device, and more particularly, by fluidly changing the angle (flap angle) between the flap and the demonstration line of the blade as the pitch angle of the blade changes, thereby generating fluid through a larger lift force. The present invention relates to a flap control device that greatly improves the power generation efficiency of a rotor in a vertical turbine device used in a used power generation device, and improves blade performance, such as generating electricity even at an extremely low wind speed and flow rate.

최근 화학에너지의 사용으로 인한 탄소가스의 배출 증가로 환경오염과 지구 온난화가 가속되고 있으며, 이 때문에 세계 각국은 화학 에너지 사용을 줄여 탄소가스 배출을 감소시키는 것이 국제적 추세이다. 이를 위해 대체 에너지의 수요는 최근 몇 년간 급격히 증가하였고 이러한 대체 에너지의 한 부류로 풍력·수력발전이 각광 받고 있다.Recently, environmental pollution and global warming are accelerating due to the increase of carbon gas emission due to the use of chemical energy. Therefore, the global trend is to reduce carbon gas emission by reducing the use of chemical energy. To this end, the demand for alternative energy has increased rapidly in recent years, and wind and hydro power are in the spotlight as a class of such alternative energy.

일반적으로 풍력·수력발전은 다양한 형태로 개시될 수 있으며, 이 중 한 형태로 수직축 풍력·수력발전이 있으며 이는 다수의 블레이드를 이용하여 전기를 발생시키는 형태이다.In general, wind and hydro power generation can be started in various forms, one of which is the vertical axis wind and hydro power generation, which is a form of generating electricity using a plurality of blades.

상기 풍력·수력발전 외에도 다수의 블레이드를 이용한 장치들이 사용되고 있으며 그 중 하나로서 사이클로콥터(수직 이착륙기)가 있다.In addition to the wind and hydroelectric power, devices using a plurality of blades are used, and one of them is a cyclocopter (vertical takeoff and landing machine).

상기 블레이드를 이용한 장치들에서는 블레이드에 작용되는 양력 및 접선력이 그 장치의 효율과 직접적 관련이 있다. 또한 상기 장치들의 효율은 유지비용과 밀접한 관련이 있으므로 상기 장치들의 효율을 증가시키기 위해 다양한 방법들이 제시되었는데 그 중 하나는 블레이드의 피치각을 제어하여 상기 효율을 증가시키는 것이며, 현재도 상기 효율을 증가시키기 위해 다양한 연구가 진행 중에 있다.In devices using the blade, the lift and tangential forces acting on the blade are directly related to the efficiency of the device. In addition, since the efficiency of the devices is closely related to the maintenance cost, various methods have been proposed to increase the efficiency of the devices, one of which is to increase the efficiency by controlling the pitch angle of the blade, and still increase the efficiency. Various studies are underway to make this possible.

본 발명은, 상기 블레이드를 이용한 장치들에서 블레이드의 효율을 증가시키기 위해 창안된 것으로서, 블레이드의 피치각을 제어하면 기구학적으로 플랩각이 자동으로 변화됨으로써 블레이드의 각 위상각에서 최대의 양력 및 접선력이 발생되도록 하여 결과적으로 상기 블레이드를 이용한 장치들의 효율을 높이는데 목적이 있다.The present invention is designed to increase the efficiency of the blade in the apparatus using the blade, the maximum lift and tangential at each phase angle of the blade by controlling the pitch angle of the blade automatically changes the kinematic angle Force is generated, and as a result, the purpose is to increase the efficiency of the device using the blade.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지수단 상에 회전축이 구비되어 회전 가능한 블레이드; 상기 블레이드의 일측에 회동가능하게 결합된 플랩; 상기 플랩의 측면에 일단이 결합되어있는 연마봉; 상기 연마봉에 결합되어 있으며, 상기 블레이드의 회전에 따라 상기 연마봉이 회전하게 되는 경우 연마봉 상에서 슬라이딩 되는 리니어 볼부쉬; 상기 리니어 볼부쉬의 외주면에 일단이 결합되고 타단이 상기 지지수단에 결합되어 연마봉을 회전 가능하게 하는 연마봉 회전축을 포함하는 플랩 컨트롤 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, a rotating shaft is provided on the support means rotatable blade; A flap rotatably coupled to one side of the blade; An abrasive rod having one end coupled to a side of the flap; A linear ball bush coupled to the polishing rod and sliding on the polishing rod when the polishing rod rotates as the blade rotates; One end is coupled to the outer circumferential surface of the linear ball bush and the other end is coupled to the support means to provide a flap control device including a polishing rod rotating shaft for rotating the polishing rod.

상기 블레이드의 단면은 대칭형 익형인 것이 바람직하다.The cross section of the blade is preferably a symmetrical airfoil.

또한, 상기 연마봉을 상기 플랩의 측면 길이방향과 일직선상에 위치하게 상기 플랩에 결합할 수 있다.In addition, the polishing rod may be coupled to the flap so as to be in line with the longitudinal direction of the flap.

또한, 상기 지지수단의 길이방향과, 상기 연마봉 회전축 중심과 상기 블레이드 회전축 중심을 연결한 선이 수직이 되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the line connecting the longitudinal direction of the support means and the center of the polishing rod rotation axis and the center of the blade rotation axis becomes vertical.

또한 상기 플랩 컨트롤 장치가 플랩의 양 측면에 구비될 수 있으며,In addition, the flap control device may be provided on both sides of the flap,

상기 지지수단 상에서 상기 연마봉 회전축의 위치가 변할 수 있도록, 상기 지지수단 상에 다수의 연마봉 회전축 결합공이 형성될 수 있다.A plurality of polishing rod rotating shaft coupling holes may be formed on the supporting means so that the position of the polishing rod rotating shaft may be changed on the supporting means.

상기 플랩 컨트롤 장치는 수직형 터빈 및 사이클로콥터(수직 이착륙기)에 구비되어 블레이드의 효율을 상승시킬 수 있다.The flap control device may be provided in a vertical turbine and a cyclocopter (vertical takeoff and landing) to increase the efficiency of the blade.

일반적으로 플랩은 고양력장치를 말하며 비행기를 지상으로부터 빨리 이륙시키거나, 착륙속도를 느리게 하거나, 저항을 증가시켜 활공각을 크게 해서 이착륙거리의 단축, 착륙조작을 쉽게 하는 등의 목적으로 주날개의 후연부 또는 후연과 전연 양쪽에 장착되어 있으며 이러한 플랩의 역할은 양력의 변화를 가져오는 것이다.Generally, flaps are high-lift devices that take the plane off the ground quickly, slow down the landing speed, or increase resistance to increase the glide angle to shorten the takeoff and landing distance and make landing easier. It is mounted on both the leading edge or the trailing edge and the leading edge, and the role of this flap is to change the lift.

이러한 플랩을 대칭형 에어포일을 채택한 블레이드에 사용하여 플랩각을 발생시키는 것은 곧 캠버를 넣은 효과가 있어 블레이드에 작용하는 양력을 증가시켜 결과적으로 블레이드를 사용하는 장치들의 효율을 상승시키게 된다. The use of such flaps on blades employing symmetrical airfoils generates flap angles that have a camber effect, increasing lift on the blades and consequently increasing the efficiency of the devices using the blades.

본 발명을 유체를 이용한 발전장치 등에 사용되는 수직형 터빈 및 사이클로콥터(수직 이착륙기)에 적용할 경우 상술한 양력의 증가로 인해 발전효율 또는 사이클로콥터 로터의 효율을 상승시키는 효과가 있다.When the present invention is applied to a vertical turbine and a cyclocopter (vertical take-off and landing machine) used for a power generator using a fluid, etc., there is an effect of increasing the power generation efficiency or the efficiency of the cyclonic rotor due to the above-mentioned lift.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

먼저 도1은 본 발명의 일 실시예로 플랩 컨트롤 장치(100)의 구성을 나타낸 사시도이다.First, Figure 1 is a perspective view showing the configuration of the flap control device 100 as an embodiment of the present invention.

블레이드(110)는 블레이드 회전축(111)이 지지수단(160)에 결합되어 있고 블레이드 회전축(111)을 중심으로 회전할 수 있어 블레이드(110)의 피치각이 변하게 된다. 블레이드(110)의 회전 구동은 사이클로이드 방식에서는 블레이드(110)에 결합된 블레이드 피치 컨트롤 링크(112)를 통해, 개별 피치각 제어방식에서는 서보모터(도5c 및 5d 참조)를 통해 이뤄질 수 있다. The blade 110 has a blade rotation axis 111 is coupled to the support means 160 and can rotate about the blade rotation axis 111 so that the pitch angle of the blade 110 is changed. The rotational drive of the blade 110 may be performed through a blade pitch control link 112 coupled to the blade 110 in a cycloidal method, and through a servo motor (see FIGS. 5C and 5D) in an individual pitch angle control method.

블레이드(110)는 유체를 이용한 발전장치 등에 사용되는 수직형 터빈 또는 수직 이착륙기에 사용되는 경우 양력을 발생시키는 장치로서, 유체의 흐름방향이 변화하는 경우 유체의 흐름방향 변화에 대응하기 위해 대칭형 익형인 것이 바람직하다.The blade 110 generates lift when used in a vertical turbine or vertical takeoff and landing machine used in a power generator using a fluid. The blade 110 has a symmetrical airfoil to cope with a change in the flow direction of the fluid when the flow direction of the fluid changes. It is preferable.

상기 블레이드의 피치각(α)은 상기 지지수단(160)을 회전축으로 하여 회전시킬 경우 원주상의 접선과 블레이드의 시위선이 이루는 각도를 의미한다.(도8 참조)The pitch angle α of the blade means an angle formed between the circumferential tangent and the demonstration line of the blade when the support means 160 is rotated with the rotation axis.

플랩(120)은 블레이드(110)의 끝단에 회동 가능하게 결합되어 있고 블레이드(110)와 함께 에어포일 형상을 이루게 된다. 블레이드의 피치각이 변함에 따라 플랩(120)이 회전하게 되고 플랩각이 형성되어, 대칭형 에어포일을 채택한 블레이드에 캠버를 넣은 효과를 발생시켜 블레이드에 더 큰 양력이 작용된다. 예를 들어 도1에서 유체가 x방향으로 진행할 때, -z 방향으로 플랩(120)이 회전하게 조정한다면 플랩(120)이 회전하지 않았을 경우보다 더 큰 양력을 블레이드(110)에 발생시킬 수 있다.The flap 120 is rotatably coupled to the end of the blade 110 and forms an airfoil together with the blade 110. As the pitch angle of the blade is changed, the flap 120 rotates and the flap angle is formed, thereby generating an effect of putting the camber on the blade adopting the symmetrical airfoil, so that a greater lift force is applied to the blade. For example, in FIG. 1, when the fluid proceeds in the x direction, if the flap 120 is adjusted to rotate in the -z direction, a greater lift force may be generated in the blade 110 than when the flap 120 does not rotate. .

플랩(120)의 일측면에는 연마봉(130)이 고정되어 있으며, 플랩 컨트롤 장치(100)가 유체의 흐름속에서 작동되는 경우 연마봉(130)과 플랩(120)의 결합 부분에 작용하는 전단력이 최소가 되도록 하기 위해 연마봉(130)의 방향과 플랩(120) 측면의 길이방향(x 방향)이 일직선상에 위치되게 결합하는 것이 바람직하다.The polishing rod 130 is fixed to one side of the flap 120, and the shear force acting on the engaging portion of the polishing rod 130 and the flap 120 when the flap control device 100 is operated in the flow of the fluid In order to minimize this, it is preferable to combine the direction of the polishing rod 130 and the longitudinal direction (x direction) of the flap 120 side to be positioned in a straight line.

플랩(120)의 회전은 별도의 구동장치를 이용하지 않고, 블레이드의 피치각을 제어함으로써 기구학적으로 플랩각이 자동으로 변하게 된다. 블레이드의 피치각(α)과 플랩각(β)의 관계는

로(도4a 참조) 지지수단(160)에서의 연마봉 회전축(150)의 위치 및 연마봉(130)과 플랩(120)의 최초 결합모양에 따라 달라지며 후술할 작동원리에서 자세히 설명한다. 상기 플랩각(β)은 블레이드(110)의 시위선과 플랩(120)이 이루는 각을 의미한다.(도8 참조)Rotation of the flap 120 does not use a separate drive device, the flap angle is automatically changed by controlling the pitch angle of the blade. The relationship between the pitch angle α and the flap angle β of the blade

It depends on the position of the polishing rod rotating shaft 150 in the support means 160 and the initial coupling shape of the polishing rod 130 and the flap 120 in the furnace (see Figure 4a) will be described in detail in the operation principle to be described later. The flap angle β refers to an angle formed by the demonstration line of the blade 110 and the flap 120 (see FIG. 8).

연마봉(130)의 일단은 플랩(120)의 일측면에 고정되어 있으며, 블레이드(110)가 회전하게 되면 리니어 볼부쉬(140)가 연마봉(130)의 외주면을 따라 슬라이딩 하므로 연마봉(130)과 리니어 볼부쉬(140) 사이 마찰을 줄이기 위해 연마봉(130)의 가공상태는 고정도(高精度)일수록 바람직하다. 여기서 블레이드의 피치각(α)이 커지면 연마봉(130)의 회전반경이 늘어나게 되나, 이때 리니어 볼부쉬(140)가 연마봉(130)에서 슬라이딩하므로 늘어난 회전반경이 보상된다.(도4a 참조)One end of the polishing rod 130 is fixed to one side of the flap 120, and when the blade 110 rotates, the linear ball bush 140 slides along the outer circumferential surface of the polishing rod 130, so the polishing rod 130 In order to reduce the friction between the) and the linear ball bush 140, the machining state of the polishing rod 130 is preferably higher accuracy (high precision). Here, as the pitch angle α of the blade is increased, the radius of rotation of the polishing rod 130 increases, but at this time, the linear ball bush 140 slides on the polishing rod 130, thereby increasing the rotation radius of the blade (see FIG. 4A).

리니어 볼부쉬(140)는 내부에 중공을 가지는 형태로 연마봉(130)에 삽입결합되어 블레이드(110)가 블레이드 회전축(111)을 중심으로 회전함에 따라 연마봉(130)을 따라 슬라이딩 하게 된다. 리니어 볼부쉬(140)의 외주면에는 연마봉 회전축(150)이 고정결합되어 있다.The linear ball bush 140 is inserted into and coupled to the polishing rod 130 to have a hollow therein so that the blade 110 slides along the polishing rod 130 as the blade 110 rotates about the blade rotation shaft 111. The grinding rod rotation shaft 150 is fixedly coupled to the outer circumferential surface of the linear ball bush 140.

연마봉 회전축(150)의 일단은 리니어 볼부쉬(140)의 외주면에 고정결합되어 있고 타단은 지지수단(160)에서 회전가능하게 결합되어 있다. 지지수단(160)에 연결되는 위치는, 변화하는 유체의 흐름방향에 적절히 대응하기 위해서 동일한 음양의 블레이드 피치각에서 같은 플랩각을 가질수 있게 블레이드 회전축(111)과 연마 봉(130)의 회전축이 이루는 직선이 지지수단(160)의 길이방향과 수직이 되게 위치하는 것이 바람직하다. 물론 연마봉 회전축(150) 위치는 본 발명의 사용환경에 따라 달라질 수 있다.One end of the polishing rod rotating shaft 150 is fixedly coupled to the outer circumferential surface of the linear ball bush 140 and the other end is rotatably coupled to the support means 160. The position connected to the support means 160 is formed by the rotation axis of the blade rotation axis 111 and the rotation rod of the polishing rod 130 to have the same flap angle at the same negative blade pitch angle in order to correspond to the changing flow direction of the fluid The straight line is preferably positioned perpendicular to the longitudinal direction of the support means 160. Of course, the position of the polishing rod rotating shaft 150 may vary depending on the use environment of the present invention.

블레이드(110)와 플랩(120)이 횡방향(y 방향)으로 길 경우, 플랩 컨트롤 장치(100)가 플랩(120)의 일측면에만 장착되어 있다면, 플랩(120)이 회전할 때 플랩(120)과 연마봉(130)의 결합부분에서(도4a 및 4b의 C지점) 비틀림 모멘트에 의한 큰 전단력이 발생되어 결합이 분리될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 플랩(120)의 양 측면에 플랩 컨트롤 장치(100)를 구비하는 것이 바람직하다.When the blade 110 and the flap 120 are long in the transverse direction (y direction), if the flap control device 100 is mounted only on one side of the flap 120, the flap 120 rotates when the flap 120 rotates. Flap control devices on both sides of the flap 120 to prevent this, because a large shear force due to the torsional moment is generated in the coupling portion (point C of Figures 4a and 4b) and the abrasive rod 130 can be separated It is preferable to provide (100).

도3은 본 발명의 일 실시예로, 연마봉 회전축(150)의 위치를 지지수단(160) 상에서 변화시킬 수 있게 상기 지지수단(160) 상에 다수의 연마봉 회전축 결합공(200)을 구비한 것을 도시한 것이다.Figure 3 is an embodiment of the present invention, a plurality of polishing rod rotating shaft coupling holes 200 on the support means 160 to change the position of the polishing rod rotating shaft 150 on the support means 160 It shows what you did.

요구되는 최대 플랩각의 크기는 상기 플랩 컨트롤 장치를 사용하는 환경, 예를 들어 유체의 속도, 유체 흐름의 방향, 유체의 종류 등에 따라 달라지는 데, 이 경우 요구되는 최대 플랩각에 따라 적절한 상기 연마봉 회전축 결합공(200)에 상기 연마봉 회전축(150)을 결합한다.The size of the maximum flap angle required depends on the environment in which the flap control device is used, e. The rotary rod coupling shaft 150 is coupled to the rotary shaft coupling hole 200.

다음에서 상기 연마봉 회전축(150)의 위치가 상기 지지수단(160) 상에서 변 화할 때 블레이드의 피치각(α) 변화에 따른 플랩각(β)의 변화를 설명한다.Next, the change in the flap angle β according to the pitch angle α of the blade when the position of the polishing rod rotating shaft 150 changes on the support means 160 will be described.

도2a 내지 2c는 블레이드의 피치각(α)이 변함에 따라 플랩각(β)이 변하는 것을 도시한 것이고, 도4a 및 4b는 블레이드의 피치각(α)과 플랩각(β) 사이의 기하학적 관계를 도시한 것이다. 이를 기초로 본 발명의 작동원리를 자세히 설명한다.2A to 2C show that the flap angle β changes as the pitch angle α of the blade changes, and FIGS. 4A and 4B show the geometric relationship between the pitch angle α and the flap angle β of the blade. It is shown. Based on this, the operation principle of the present invention will be described in detail.

도4a는 블레이드 회전축(111)과 연마봉 회전축(150)을 이은 직선이 지지수단(160)의 길이방향과 수직이 되게 연마봉 회전축(150)을 위치시킨 경우이다. 여기서 블레이드 회전반경(m), 블레이드 회전축 위치(A), 연마봉 회전축 위치(B) 및 상기 양축 사이의 거리(n)는 고정되어 있다. 따라서 연마봉(130) 회전반경(ℓ)은

가 된다. 여기서 α는 블레이드의 피치각, β는 플랩각을 의미하며 α가 커질수록 연마봉(130) 회전반경(l)과 플랩각(β) 또한 증가하게 된다.4A illustrates a case where the polishing rod rotating shaft 150 is positioned such that a straight line connecting the blade rotating shaft 111 and the polishing rod rotating shaft 150 is perpendicular to the longitudinal direction of the supporting means 160. Here, the blade rotation radius m, the blade rotation axis position A, the polishing rod rotation axis position B, and the distance n between the two axes are fixed. Therefore, the rotation radius (ℓ) of the polishing rod 130

Becomes Here, α denotes the pitch angle of the blade, β denotes the flap angle, and as α increases, the rotation radius l and the flap angle β of the polishing rod 130 also increase.

도4b는 연마봉 회전축(150)을 지지수단(160)에서 임의로 위치시킨 경우로서, 이 경우에는 동일한 음양의 피치각에 대해 연마봉 회전반경(ℓ)과 플랩각(β)이 동일하지 않고 각각 달라지게 된다.4B is a case where the polishing rod rotation shaft 150 is arbitrarily positioned in the supporting means 160. In this case, the polishing rod rotation radius l and the flap angle β are not the same for the same negative pitch angle, respectively. Will be different.

이 경우 연마봉 회전축(150) 위치에 따라, 연마봉 회전반경(ℓ)이 블레이드 회전반경(m) 보다 커지는 경우가 발생하여 블레이드 회전축(111)과 간섭을 일으킬 수 있으므로 주의해야 하며 블레이드 피치각(α)의 작동범위를 고려하여 연마봉 회전축(150)을 위치시켜야 한다. 물론 여기서 연마봉 회전반경(ℓ)은

로 수정된다.In this case, care should be taken because the polishing rod rotation radius (ℓ) may be larger than the blade rotation radius (m) depending on the position of the polishing rod rotation shaft 150, which may cause interference with the blade rotation shaft 111. Considering the operating range of α), the polishing rod rotating shaft 150 should be positioned. Of course, the radius of rotation of the polishing rod (ℓ)

Is modified.

블레이드 피치각(α)과 플랩각(β)의 관계는 연마봉(130)에 플랩(120)을 결합하는 방향에도 영향이 있다. 도4a 및 4b에서는 연마봉(130)과 플랩(120)이 직선상에 위치하게 결합한 경우이나, 이를 최초 결합시 직선상에 위치시키지 않을 경우 그 결합의 위치에 따라 플랩각(β)이 달라질 수 있다. 이러한 배치는 본 발명의 사용 환경에 따라 사용자가 임의로 조정할 수 있다.The relationship between the blade pitch angle α and the flap angle β also affects the direction in which the flap 120 is coupled to the polishing rod 130. In FIGS. 4A and 4B, the flap angle β may vary depending on the position of the coupling when the polishing rod 130 and the flap 120 are positioned in a straight line, or when the polishing rod 130 and the flap 120 are not in a straight line. have. This arrangement can be arbitrarily adjusted by the user according to the usage environment of the present invention.

도5a 내지 5b는 본 발명을 유체를 이용한 발전장치 등에 사용되는 수직형 터빈(출원번호 10-2008-0118876 참조)에 적용한 것을 도시한 것이다. 특히 도5(a)는 블레이드 피치각 제어가 블레이드 피치 컨트롤 링크(112)를 통해 이뤄지는 수직형 터빈에 본 발명을 적용한 것이며, 도5c는 개별 블레이드 피치각 제어방식의 수직형 터빈에 본 발명을 적용한 것이다.5A to 5B show the application of the present invention to a vertical turbine (see application number 10-2008-0118876) for use in a power generation apparatus using a fluid. In particular, Figure 5 (a) is applied to the vertical turbine in which the blade pitch angle control is achieved through the blade pitch control link 112, Figure 5c is applied to the vertical turbine of the individual blade pitch angle control method will be.

먼저 도5a 및 5b에서는 수직형 터빈의 블레이드 피치각이 블레이드 피치 컨트롤 링크(112)를 통해 이루어지게 된다. 상기 블레이드 피치 컨트롤 링크(112)를 통해 블레이드 피치각이 변하게 되면, 상술한 작동원리에 의해 플랩각이 변하게 됨으로써 블레이드에 작용하는 양력 및 접선력이 증가하게 되어, 결과적으로 터빈의 발전효율이 높아지게 된다.First, in FIGS. 5A and 5B, the blade pitch angle of the vertical turbine is made through the blade pitch control link 112. When the blade pitch angle is changed through the blade pitch control link 112, the flap angle is changed by the above-described operating principle, thereby increasing lift and tangential force acting on the blade, resulting in higher power generation efficiency of the turbine. .

도5c 및 5d에서는 수직형 터빈의 블레이드 피치각이 개별적으로 컨트롤 되는 방식으로, 서보모터(310)에 전원이 공급되면 서보모터기어(320)가 회전하게 되고 상기 서보모터기어(320)에 연결된 블레이드기어(330)가 회전하게 된다. 따라서 상기 블레이드기어(330)에 연결된 블레이드 회전축(111)이 회전함으로써 블레이드의 피치각이 변하게 된다. 상기 서보모터기어(320)와 블레이드기어(330)는 베벨기어로 형성되고 상호 치합되어 동력을 전달하게 된다.5C and 5D, the blade pitch angles of the vertical turbines are individually controlled. When power is supplied to the servo motor 310, the servo motor gear 320 rotates and the blade connected to the servo motor gear 320. The gear 330 is rotated. Therefore, the pitch angle of the blade is changed by the rotation of the blade rotating shaft 111 connected to the blade gear 330. The servomotor gear 320 and the blade gear 330 are formed with bevel gears and are meshed with each other to transfer power.

도6은 블레이드 시스템을 이용한 사이클로콥터(수직 이착륙기, 출원번호 10-2003-0070406, 10-2003-0070407 참조)를 나타낸 도면이다.FIG. 6 shows a cyclocopter using a blade system (vertical takeoff and landing, Application No. 10-2003-0070406, 10-2003-0070407).

상기 사이클로콥터는 동체의 양측면을 관통하는 수평선과 평행한 회전축을 중심으로 하여 그 회전축과 실질적으로 평행하게 배치된 복수의 블레이드가 회전하면서 양력과 추력을 발생시키는 사이클로이드 블레이드 시스템을 구비한다. 이와 같은 사이클로이드 블레이드 시스템에서는 블레이드의 피치각과 위상만 변화시키면 원하는 방향으로의 양력과 추력을 얻을 수 있으므로, 비행체를 조정하기 위한 구조가 매우 간소해지며, 동체가 블레이드 회전 시 발생되는 공기흐름을 방해하지 않기 때문에 힘의 이용효율이 좋아진다.The cyclocopter includes a cycloid blade system that generates lift and thrust while rotating a plurality of blades disposed substantially parallel to the rotation axis about a horizontal axis parallel to a horizontal line passing through both sides of the fuselage. In such a cycloid blade system, only the pitch angle and phase of the blade can be changed to obtain lift and thrust in the desired direction, which greatly simplifies the structure for adjusting the aircraft and does not obstruct the air flow generated when the blade rotates. Since the power utilization efficiency is improved.

상기 사이클로콥터 또한 양력 발생 장치로써 블레이드를 이용하고 있고 블레이드의 피치각 변화 시스템을 구비하고 있으므로 본 발명인 플랩 컨트롤 장치를 적용할 수 있다.The cyclocopter also uses a blade as a lift generating device and has a pitch angle change system of the blade, so that the present invention can be applied to the flap control device.

플랩 컨트롤 장치를 사이클로콥터의 블레이드에 장착할 경우 고양력장치로서 활용이 가능하고 비행에 충분한 양력을 획득함으로써 메인로터의 회전수를 감소시킬 수 있다.When the flap control device is mounted on the blade of the cycloopter, it can be used as a high lift device, and the main rotor rotor can be reduced by obtaining a sufficient lift force for flight.

도7은 수직형 사이클로이드 풍력발전기에서 대칭형 에어포일과 비대칭 에어포일을 채택한 각 블레이드의 접선력과 블레이드 위상각(φ, azimuth angle)과의 관계를 개시한 것이다. Fig. 7 discloses the relationship between the tangential force of each blade adopting a symmetric airfoil and an asymmetric airfoil in the vertical cycloid wind turbine and the blade phase angle (φ, azimuth angle).

NACA0012는 대칭형 에어포일이며 NACA2412와 NACA-2412는 비대칭 에어포일이다. NACA0012 is a symmetric airfoil and NACA2412 and NACA-2412 are asymmetric airfoils.

NACA-2412 (NACA2412를 뒤집어 놓은 형태) 가 블레이드의 위상각 0도(deg) 내지 180도 일 때 가장 높은 접선력을 가지며 180도 내지 360도에서는 NACA2412 가 가장 높은 접선력을 가지는 것을 볼 수 있다. 이는 에어포일이 캠버를 가질 경우, 특정범위의 위상각에서 접선력이 대칭형 에어포일에 비해 상승됨을 의미한다. 여기서 블레이드 위상각(φ)이란 블레이드가 지지수단을 중심으로 회전할 때 위상의 각을 의미한다.(도8 참조)It can be seen that NACA-2412 (upside down NACA2412) has the highest tangential force when the blade's phase angle is 0 degrees (deg) to 180 degrees, and NACA2412 has the highest tangential force between 180 degrees and 360 degrees. This means that when the airfoil has a camber, the tangential force is increased in comparison with the symmetric airfoil at a certain range of phase angles. Here, the blade phase angle φ means the angle of the phase when the blade rotates about the support means (see Fig. 8).

이를 본 발명과 관련해 설명하면, 대칭형 에어포일을 채택한 블레이드에서 플랩각(β)을 발생시키는 것은 캠버를 넣은 효과를 가지게 되므로, 본 발명을 이용하여 블레이드의 각 위상각에서 최대의 접선력이 발생되도록 플랩각을 조정할 수 있게 된다. 이 때 플랩각(β)의 조정은 상술한 바와 같이 연마봉 회전축(150)의 위치 등을 변화시킴으로써 가능하다. 이와 같이 본 발명을 이용하여 블레이드의 각 위상각에서 최대 접선력을 발생시키면 블레이드를 이용한 장치들의 효율을 더욱 상승시킬 수 있다. 접선력은 곧 수직형 풍력발전기의 회전력과 직결되며 접선력을 최대로 한다는 것은 발전기의 회전력을 최대로 끌어올리는 것을 의미한다. As described in relation to the present invention, generating the flap angle (β) in the blade adopting a symmetrical airfoil has a camber effect, so that the maximum tangential force is generated at each phase angle of the blade using the present invention The flap angle can be adjusted. At this time, the flap angle β can be adjusted by changing the position of the polishing rod rotation shaft 150 as described above. As such, generating the maximum tangential force at each phase angle of the blade using the present invention can further increase the efficiency of the devices using the blade. The tangential force is directly connected to the rotational force of the vertical wind turbine, and maximizing the tangential force means increasing the generator's rotational force to the maximum.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랩 컨트롤 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a flap control device according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 2c는, 본 발명의 블레이드의 피치각이 변함에 따라 플랩각이 변하는 것을 나타낸 도면이다.2A to 2C are views showing that the flap angle changes as the pitch angle of the blade of the present invention changes.

도3은 본 발명의 일 실시예로 지지수단 상에 다수의 연마봉 회전축 결합공을 구비한 것을 나타낸 도면이다.Figure 3 is a view showing a plurality of polishing rod rotary shaft coupling holes on the support means in one embodiment of the present invention.

도 4a 및 4b는, 본 발명의 연마봉 회전축 길이, 블레이드 회전축 반경, 및 블레이드 피치각 사이의 관계를 기하학적으로 나타낸 도면과 연마봉 회전축의 위치에 따라 연마봉 회전축 길이 변화를 나타낸 도면이다.4A and 4B are diagrams geometrically showing the relationship between the polishing rod rotation shaft length, the blade rotation shaft radius, and the blade pitch angle of the present invention, and the polishing rod rotation shaft length change according to the position of the polishing rod rotation shaft.

도 5a 내지 5d는 본 발명을 유체를 이용한 발전장치 등에 사용되는 수직형 터빈에 적용한 것을 개시한 것이다.5A to 5D disclose that the present invention is applied to a vertical turbine used for a power generator using a fluid.

도 6은 블레이드 시스템을 이용한 사이클로콥터(수직 이착륙기)를 나타낸 도면이다.6 shows a cyclocopter (vertical takeoff and landing) using a blade system.

도 7은, 수직형 사이클로이드 풍력발전기 블레이드의 위상각과 블레이드 형태에 따라 블레이드에 작용하는 접선력과의 관계를 나타낸 도면이다.7 is a view showing the relationship between the tangential force acting on the blade according to the phase angle of the vertical cycloid wind turbine blade and the blade shape.

도 8은, 블레이드 위상각, 블레이드 피치각, 플랩각을 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating blade phase angles, blade pitch angles, and flap angles.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 플랩 컨트롤 장치 111 블레이드 회전축100 Flap control unit 111 blades axis of rotation

112 블레이드 피치 컨트롤 링크 120 플랩112 Blade Pitch Control Link 120 Flap

130 연마봉 140 리니어 볼부쉬130 Grinding rod 140 Linear ball bush

150 연마봉 회전축 160 지지수단150 Polishing rod rotating shaft 160 Supporting means

200 연마봉 회전축 결합공200 Grinding Rod Rotating Shaft

300 개별 피치각 제어방식 수직형 터빈Vertical turbine with 300 individual pitch angle control

310 서보모터 320 서보모터기어310 Servo Motor 320 Servo Motor Gear

330 블레이드기어330 Blade Gear

α 블레이드 피치각 β 플랩각α Blade Pitch Angle β Flap Angle

φ 블레이드 위상각 ℓ 연마봉 회전반경φ Blade Phase Angle ℓ Polishing Rod Rotation Radius

m 블레이드 회전반경m Blade radius

n 블레이드 회전축과 연마봉 회전축 사이 거리n Distance between blade rotation axis and polishing rod rotation axis

A 블레이드 회전축 위치 B 연마봉 회전축 위치A Blade rotation axis position B Polishing rod rotation axis position

C 연마봉과 플랩의 연결지점(또는 블레이드와 플랩의 결합지점)C Connection point of abrasive rod and flap (or joining point of blade and flap)

Claims

A rotatable blade having a rotating shaft provided on the supporting means;

A flap rotatably coupled to one side of the blade;

An abrasive rod having one end coupled to a side of the flap;

A linear ball bush coupled to the polishing rod and sliding on the polishing rod when the polishing rod rotates as the blade rotates;

One end is coupled to the outer circumferential surface of the linear ball bush and the other end is coupled to the support means and a flap control device including a rotary rod rotating shaft for rotating the polishing rod.

The flap control device according to claim 1, wherein the cross section of the blade is a symmetrical airfoil.

2. The flap control device according to claim 1, wherein the polishing rod is coupled to the flap in a line with the flank longitudinal direction of the flap.

The flap control apparatus according to claim 1, wherein a line connecting the center of the polishing rod rotating shaft and the center of the blade rotating shaft is perpendicular to the longitudinal direction of the supporting means.

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The flap control apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of polishing rod rotating shaft coupling holes are formed on the supporting means so that the position of the polishing rod rotating shaft can be changed on the supporting means. .

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