- Основные виды российских моделей бпла
- Обоснование применения беспилотных летательных аппаратов
- Inspire 1
- Phantom 3 professional
- Zala 421-16e
- Zala 421-22
- Аэростатические
- В текущих миссиях по борьбе с лесными пожарами рассматриваются задачи предотвращения, наблюдения и тушения пожаров.
- Дело в халатности
- Дополнительное специализированное оборудование беспилотных аппаратов
- Им видно все
- Использование дронов во время природных катастроф и других чрезвычайных ситуаций
- Какие задачи в области пожаротушения и чрезвычайных ситуаций могут выполнять дроны?
- Классификация
- Одноразовые для мониторинга лесных пожаров
- Поиск и спасение с помощью беспилотников
- Преимущества
- Преимущества беспилотных летательных аппаратов
- Противопожарная безопасность и борьба с пожарами
- Решаемые задачи
- С вращающимся крылом (вертолетного типа)
- С гибким крылом
- С жестким крылом (самолетного типа)
- С машущим крылом
- Стаи дронов при тушении пожаров, обследование:
- Технологии тушения пожаров с использованием беспилотных летательных аппаратов
- Ттх inspire 1
- Ттх phantom 3 professional
- Функции inspire 1
- Функции phantom 3 professional
- Функциональные характеристики бпла
- Эта статья направлена на анализ текущих проблем в миссиях по тушению лесных пожаров и потенциала роботизированных технологий для их решения.
Основные виды российских моделей бпла
В число наиболее используемых на территории РФ БПЛА входит дистанционно-пилотируемый аппарат «Искорка», который ретранслирует оператору картину пожара на расстояние нескольких десятков километров. Он представляет собой что-то среднее между ракетной беспилотной техникой и обычной авиацией.
«Пчела-1Т», которая подаёт информацию в режиме рабочего времени, показывая, таким образом, постоянную картину меняющихся условий. Изначально эта модель использовалась в военно-промышленном комплексе.Беспилот
«Пчела-1Т», которая подаёт информацию в режиме рабочего времени, показывая, таким образом, постоянную картину меняющихся условий. Изначально эта модель использовалась в военно-промышленном комплексе.БеспилотZALA разработаны для наблюдения за изменением метеорологических условий на подстилающей поверхности. В их задачу входит теле- и тепловизионное изображение местности, накопление и анализ информации, а также ретранслирование, уточнение координат. Особенно ценным является тот факт, что в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций, представляющих угрозу для жизни человека, беспилотные вертолёты успешно выполняют свои функции.
Преимуществами вертолётных БПЛА является возможность посадки на неподготовленных участках, автоматический взлёт и приземление, наличие компьютеризированного контроля, который позволяет изменять дальность и высоту полёта.
Таким образом, технические возможности БПЛА настолько высоки, что они позволяют не ограничиваться физиологическими характеристиками человека, удобны, экономичны, многофункциональны. Это делает отрасль производства БЛА наиболее перспективной ввиду способности локально, перманентно и дистанционно оценивать различные условия и производить ретрансляцию в отдалённые точки на центральные пульты контроля.
Обоснование применения беспилотных летательных аппаратов
В тех случаях, когда возникает опасность поражения значительной зоны территории катастрофами, вызванными техногенными, террористическими или природными факторами, пилотная авиация не всегда может успешно применяться по ряду причин. Главными проблемами являются высокая стоимость полёта, которая составляет в среднем 25 тысяч рублей в час, метеорологические условия, которые препятствуют полёту и время реагирования до 6 часов.
Временные промежутки, в которые осуществляется тушение пожаров, имеют определённую динамику, поэтому процесс ликвидации источников возгорания привязан к этому фактору. Горение до обнаружения пожара – это начальный промежуток. После установления факта возгорания и выезда оперативной бригады к месту пожара проходит также определённый период.
Разведка пожара и начало тушения входят в следующие временные интервалы, после чего следует тушение непосредственно пламени, локализация беспламенного горения и дотушивание – ликвидация прочих очагов горения на территории, подвергшейся действию огня.
Окончательным этапом работ является окарауливание, во время которого осуществляется тушение скрытых очагов пожара. Поэтому БПЛА исполняют роль разведывающего устройства, контролирующего размеры очагов возгорания, осуществляют оперативную подачу картины пожара и таким образом помогают руководителю тушения пожара правильно координировать действия пожарного расчёта.
Inspire 1
Inspire 1 является новым мультикоптером способным записывать 4K видео и передавать видеосигнал высокой четкости (до 2 км) к нескольким устройствам прямо из коробки. Оснащен убирающимся шасси, камера может беспрепятственно поворачиваться на 360 градусов.
Phantom 3 professional
Представляет собой следующее поколение квадрокоптеров DJI. Он способен записывать видео 4K и передавать видеосигнал высокой четкости прямо из коробки. Камера интегрирована в подвес, для максимальной стабильности и весовой эффективности при минимальном размере. При отсутствии GPS сигнала, технология Визуального позиционирования обеспечивает точность зависания.
Zala 421-16e
Для технического оснащения МЧС России беспилотными летательными аппаратами, российскими предприятиями разработано несколько вариантов, рассмотрим некоторые из них:
Это беспилотный самолет большой дальности (рис. 1.) с системой автоматического управления (автопилот), навигационной системой с инерциальной коррекцией (GPS/ГЛОНАСС), встроенной цифровой системой телеметрии, навигационными огнями, встроенным трехосевым магнитометром, модулем удержания и активного сопровождения цели («Модуль AC»), цифровым встроенным фотоаппаратом, цифровым широкополосным видеопередатчиком C-OFDM-модуляции, радиомодемом с приемником спутниковой навигационной системы (СНС)
«Диагональ ВОЗДУХ» с возможностью работы без сигнала СНС (радиодальномер) системой самодиагностики, датчиком влажности, датчиком температуры, датчиком тока, датчиком температуры двигательной установки, отцепом парашюта, воздушным амортизатором для защиты целевой нагрузки при посадке и поисковым передатчиком.
Данный комплекс предназначен для ведения воздушного наблюдения в любое время суток на удалении до 50 км с передачей видеоизображения в режиме реального времени. Беспилотный самолет успешно решает задачи по обеспечению безопасности и контролю стратегически важных объектов, позволяет определять координаты цели и оперативно принимать решения по корректировке действий наземных служб.
Zala 421-22
Это беспилотный вертолет с восемью несущими винтами, средней дальности действия, со встроенной системой автопилота (рис. 3). Конструкция аппарата складная, выполнена из композитных материалов, что обеспечивает удобство доставки комплекса к месту эксплуатации любым транспортным средством.
Данный аппарат не требует специально подготовленной взлетно- посадочной площадки из-за вертикально-автоматического запуска и посадки, что делает его незаменимым при проведении воздушной разведки в труднодоступных районах.
Успешно применяется для выполнения операций в любое время суток: для поиска и обнаружения объектов, обеспечения безопасности периметров в радиусе до 5 км. Благодаря встроенному «Модулю АС» аппарат в автоматическом режиме ведет наблюдение за статичными и подвижными объектами.
Аэростатические
БПЛА аэростатического типа – это особый класс БПЛА, в котором подъемная сила создается преимущественно за счет архимедовой силы, действующей на баллон, заполненный легким газом (как правило, гелием). Этот класс представлен, в основном, беспилотными дирижаблями.
Дирижабль – летательный аппарат легче воздуха, представляющий собой комбинацию аэростата с движителем (обычно это винт (пропеллер, импеллер) с электрическим двигателем или ДВС) и системы управления ориентацией. По конструкции дирижабли подразделяются на три основных типа: мягкий, полужёсткий и жёсткий.
В дирижаблях мягкого типа неизменяемость внешней формы достигается избыточным давлением несущего газа, постоянно поддерживаемым баллонетами – мягкими ёмкостями, расположенными внутри оболочки, в которые нагнетается воздух. Баллонеты, кроме того, служат для регулирования подъемной силы и управления углом тангажа (дифференцированная откачка/закачка воздуха в баллонеты приводит к изменению центра тяжести аппарата).
Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней части оболочки жесткой (в большинстве случаев на всю длину оболочки) фермы. В жёстких дирижаблях неизменяемость внешней формы обеспечивается жестким каркасом, обтянутым тканью, а газ находится внутри жёсткого каркаса в баллонах из газонепроницаемой материи. Жесткие дирижабли в беспилотном исполнении пока практически не применяются.
В текущих миссиях по борьбе с лесными пожарами рассматриваются задачи предотвращения, наблюдения и тушения пожаров.
Первые стремятся предотвратить возникновение пожаров и ограничить их последствия, вторые – для раннего обнаружения пожаров, а третьи – для их быстрого и безопасного тушения.
Пожарные выявляют нехватку человеческих и материальных средств и искаженную информацию сценария как основные проблемы в этих задачах.
Они обычно используют различные типы транспортных средств и механизмов для повышения производительности и безопасности этих операций.
Однако использование роботов и особенно дронов не является распространенным явлением, хотя эти автономные системы могут решить некоторые из текущих проблем.
Дело в халатности
Для патрулирования лесов применяются в основном УАЗы разных модификаций. Их у лесных инспекторов около 80 штук. Есть еще и малые лесопатрульные комплексы на базе авто «УАЗ-Фермер», оснащенные емкостью на полтонны воды. Их используют как для мониторинга лесов, так и для тушения пожаров.
А беспилотник, как оказалось, у лесопожарного центра только один, но он уже засек немало нарушителей. Правда, чаще дрон применяется при тушении лесов, помогая определять площадь пожара и направление огня.
заместитель начальника отдела охраны леса регионального минлесхоза Антон Малин. – Вообще, в этом году по федеральной программе региону выделили почти 38 млн. рублей на закупку лесопожарной и лесопатрульной техники. Мы приобрели восемь комплексов на базе автомобиля ГАЗ-3308 с противопожарным оборудованием. Это серьезная машина, несущая две тонны воды. Для патрулирования есть восемь машин «УАЗ-Патриот» и один полноприводный «Соболь». Закуплено 359 ранцевых огнетушителей. Такого серьезного обновления техники у нас не было уже лет 20».
Противопожарная техника – это замечательно. Но пока люди халатно относятся к огню – никакая техника не поможет.
директор ГБУ ПО «Лесопожарный центр» Алексей Живаев.
Хочется сказать спасибо людям, работающим на тушении лесных пожаров. Бывает, они находятся «на передовой» сутками.
Дополнительное специализированное оборудование беспилотных аппаратов
БПЛА часто оснащаются лидарными комплексами, проводящими зондирование в спектральном диапазоне. Аэрозольный лидар применяется для оценки, характеристики и изучения перемещения аэрозольных частиц. Жидкость и кристаллические частицы в атмосфере изучают поляризационные лидары.
При авариях на АЭС применяются лидары DIAL, осуществляющие измерение изотопов йода в атмосфере. Направление и скорость ветра, уровень содержания высокомолекулярных примесей определяет СО2-гетероидный лидар, а характеристику турбулентности в атмосфере можно сделать по показаниям турбулентного лидара.
В том случае, когда необходимо обнаружить взрыв, выбросы раскалённых газов, применяется радиометр с инфракрасным излучением. Компактность и многофункциональность лидарного комплекса, установленного на БПЛА, позволяет использовать его в самых разных ситуациях при мониторинге параметров внешней среды.
/p>
GPS-приёмник ГЛОНАС представляет общую картину по результатам зондирования в спциальной картографической системе, когда результаты измерения накладываются на зоны изучаемой территории, показывая места изменения концентрации веществ и локализации очагов пожара.
Компьютерные системы, которыми оснащены БПЛА, наличие нескольких ретрансляторов позволяет оценивать тушение пожара на расстоянии нескольких тысяч километров, оперативно регулируя действия пожарно-спасательных бригад.
Им видно все
В Пензенской области действует противопожарный режим. Его ввели непросто так: практически каждый день горят леса. Но «любителей» природы это не останавливает: они с мясом и горячительными напитками они идут подальше в лес, в надежде, что там их веселью никто не будет мешать.
В 2023 году в регионе произошло больше 40 лесных пожаров. К счастью, все они были вовремя обнаружены и потушены. Тем не менее огонь успел пройтись по площади в 162 га. Однако это не значит, что весь лес выгорел: огонь прошел по низу, не причинив сильного вреда деревьям.
Охраной лесов занимаются государственные лесные инспекторы, всего – 354 человека. В основном это сотрудники лесничеств, а также специалисты минсельхоза. При министерстве работает и региональная диспетчерская служба, круглосуточно принимая звонки от населения. А непосредственно тушат пожары сотрудники лесопожарного центра и МЧС.
Патрулирование обычно проходит на автомобилях по 76 основным установленным маршрутам. Иногда – пешком. Кроме этого, инспекторы используют 58 наблюдательных пунктов, расположенных на возвышенностях.
Использование дронов во время природных катастроф и других чрезвычайных ситуаций
Обычно телевизионная картинка формирует у нас представление, что очередное чрезвычайное происшествие – ураган, наводнение, масштабные пожары – это многочисленные подразделения специальных служб, вертолеты и самолеты и другая серьезная техника. Однако не всегда подобное оснащение помогает решать задачи, особенно если требуется доступ в труднодоступные зоны, оперативность анализа и принятия решений. Использование пилотируемой авиации – это еще и риск для жизни и здоровья пилотов.
Когда ситуация позволяет, беспилотники лучше справляются с поставленными задачами. Во-первых, они позволяют быстрее оценить обстановку в районе бедствия и его масштабы, а следовательно оперативно принять адекватные ситуации решения. Во-вторых, зачастую кроме БПЛА больше никто и ничто не может решить задачи по поиску выживших в районе бедствия.
Сложный рельеф или нагромождение руин могут скрывать внизу раненых и ослабевших людей. Найти их сможет беспилотник, оборудованный тепловизионной камерой и другим оборудованием. Руководители операции и занятые в ликвидации последствий подразделения могут получать всю необходимую информацию в реальном времени. Сокращается время на оказание помощи пострадавшим, снижается риск для здоровья и жизни сотрудников органов ЧС.
Какие задачи в области пожаротушения и чрезвычайных ситуаций могут выполнять дроны?
- Проведение мониторинга пожароопасных районов (лесных массивов, торфяников и др.).
- Проведение мониторинга территорий, где существует угроза радиоактивного и/или химического заражения местности и воздушного пространства.
- Выполнение инженерной разведки в районах стихийных бедствий (наводнение, землетрясение, ураган и др.).
- Выполнение мониторинга и выявления ледовых заторов, подъема воды в реках и других водоемах.
- Картография и 3-моделирование районов и объектов, где произошло стихийное бедствие или иная чрезвычайная ситуация.
Важно, что выполнение мониторинга может осуществлять в любое время и почти в любую погоду (с учетом рабочих температур и силы ветра для дрона). Программное обеспечение позволяет осуществлять как плановые, так и не запланированные полеты, полеты по определенному маршруту и др. Планирование операций может выполняться как в офисе (штаб-квартире по ликвидации ЧС), так и на месте работ.
Классификация
Некоторые классы зарубежной классификации отсутствуют в РФ, лёгкие БПЛА в России имеют значительно большую дальность и т.д. Согласно российской классификации, которая ориентирована преимущественно пока только на военное назначение аппаратов.
БПЛА можно систематизировать следующим образом:
- Микро– и мини–БПЛА ближнего радиуса действия – взлётная масса до 5 кг, дальность действия до 25-40 км;
- Лёгкие БПЛА малого радиуса действия – взлётная масса 5-50 кг, дальность действия 10-70 км;
- Лёгкие БПЛА среднего радиуса действия – взлётная масса 50-100 кг, дальность действия 70-150 (250) км;
- Средние БПЛА – взлётная масса 100-300 кг, дальность действия 150-1000 км;
- Средне-тяжёлые БПЛА – взлётная масса 300-500 кг, дальность действия 70-300 км;
- Тяжёлые БПЛА среднего радиуса действия – взлётная масса более 500 кг, дальность действия 70-300 км;
- Тяжёлые БПЛА большой продолжительности полёта – взлётная масса более 1500 кг, дальность действия около 1500 км;
- Беспилотные боевые самолёты – взлётная масса более 500 кг, дальностью около 1500 км.
Одноразовые для мониторинга лесных пожаров
Когда нам говорят про беспилотные летательные аппараты, мы представляем себе скрытные и смертоносные самолеты, патрулирующие зону боевых действий. Однако два представленных БПЛА меняют свою область применения на более мирную.
Основное назначение представленных моделей – борьба с лесными пожарами, отслеживание пожарной обстановки на больших площадях, а также поиск людей.
Созданные доктором Полом Паундсем, из университета Квинсленда, Австралия, дроны спроектированы максимально дешевыми в изготовлении, что позволяет им стать одноразовыми.
Первый образец представляет собой подобие бумажного самолетика, изготовленный из целлюлозного материала, в которые впечатаны электронные компоненты. Планер не имеет двигателя, однако снабжен небольшими элеронами в хвостовой части, которые позволяют направлять его к цели.
Второй концепт из лаборатории доктора имеет кодовое имя «Samara». На первый взгляд, он выглядит довольно странно и напоминает кленовое семечко. В центре устройства размещена жесткая печатная плата, на которой размещены электронная начинка и сенсоры. К контейнеру с электроникой прикреплено «крыло» на жестком каркасе.
При использовании на местности, охапку одноразовых дронов выбрасывают с самолета над исследуемой местностью. Медленно и аккуратно, вращаясь, они опускаются на землю, попутно собирая с помощью сенсоров и передавая в центр управления необходимые данные.
Поиск и спасение с помощью беспилотников
Поиск и спасение как во время чрезвычайных ситуаций (стихийных бедствий, пожаров и т.п.), так и в качестве отдельных операций, – это те направления, где эффективность работы беспилотников доказана на множестве реальных примеров. В США и ряде других стран полиция и другие подразделения создают специальные отделы, которые занимаются поиском и спасением людей и животных с помощью беспилотников.
Как правило, для таких целей используются дроны серии Matrice и Mavic 2. Разнообразие дополнительного оборудования – визуальных и тепловизионных камер, прожекторов, громкоговорителей и др. – позволяет командам спасателей и поисковиков работать в любое время суток и практически в любой, даже труднодоступной, местности.
Преимущества
Можно выделить следующие:
Беспилотный летательный аппарат предназначен для решения следующих задач:
Мониторинг осуществляется днем и ночью, в благоприятных и ограниченных метеоусловиях. Наряду с этим беспилотный летательный аппарат обеспечивает поиск потерпевших аварию (катастрофу) технических средств и пропавших групп людей. Поиск проводится по заранее введенному полетному заданию или по оперативно изменяемому оператором маршруту полета. Он оснащен системами наведения, бортовыми радиолокационными комплексами, датчиками и видеокамерами.
Во время полета, как правило, управление беспилотным летательным аппаратом автоматически осуществляется посредством бортового комплекса навигации и управления, в состав которого входят:
- приемник спутниковой навигации, обеспечивающий прием навигационной информации от систем ГЛОНАСС и GPS;
- система инерциальных датчиков, обеспечивающая определение ориентации и параметров движения беспилотного летательного аппарата;
- система датчиков, обеспечивающая измерение высоты и воздушной скорости;
- различные виды антенн.
Бортовая система связи функционирует в разрешенном диапазоне радиочастот и обеспечивает передачу данных с борта на землю и с земли на борт.
Преимущества беспилотных летательных аппаратов
- Могут работать в воздухе тогда, когда невозможно применение пилотируемых летательных аппаратов.
- Способны выполнять наблюдение с воздуха в районах, куда затруднен доступ наземной техники и людей.
- Обеспечивают оперативное, безопасное и надежное получение визуальной и иной информации.
- Гарантируют безопасность и надежность при исследовании интересующего соответствующие службы объекта или территории.
- Помогают выполнять задачи по предотвращению возгораний, чрезвычайных ситуаций и других инцидентов при плановом регулярном мониторинге.
- Существенно снижают риски для жизни и здоровья специалистов пожарных подразделений и подразделений МЧС.
Противопожарная безопасность и борьба с пожарами
Пожарные подразделения все больше и все чаще применяют беспилотные летательные аппараты для своих задач. Нередко пожарные подразделения работают вместе с полицейскими, вместе используя дроны для обеспечения порядка в районе возгорания, выстраивания правильной стратегии и тактики тушения возгораний.
В районах, где существуют высокие риски возгорания (леса, поля с посадками, населенные пункты с большим количеством строений из легко возгораемых материалов), пожарные подразделения могут на регулярной основе выполнять мониторинг окружающей обстановки, на ранней стадии выявлять малейшие очаги возгорания, чтобы в случае необходимости быстро ликвидировать их.
Решаемые задачи
Можно классифицировать на четыре основные группы:
- обнаружение ЧС;
- участие в ликвидации ЧС;
- поиск и спасение пострадавших;
- оценка ущерба от ЧС.
В таких задачах старший оператор должен оптимальным образом выбрать маршрут, скорость и высоту полета ДПЛА, чтобы охватить район наблюдения за минимальное время или количество пролетов с учетом секторов обзора телевизионной и тепловизионной камер.
При этом необходимо исключать двукратный или многократный пролет одних и тех же мест с целью экономии материальных и людских ресурсов.
С вращающимся крылом (вертолетного типа)
Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с вращающимся крылом. Часто их называют также – БПЛА с вертикальным взлетом и посадкой. Последнее не совсем корректно, так как в общем случае вертикальный взлет и посадку могут иметь и БПЛА с неподвижным.
Подъемная сила у аппаратов этого типа также создается аэродинамически, но не за счет крыльев, а за счет вращающихся лопастей несущего винта (винтов). Крылья либо отсутствуют вовсе, либо играют вспомогательную роль. Очевидными преимуществами БПЛА вертолетного типа являются способность зависания в точке и высокая маневренность, поэтому их часто используют в качестве воздушных роботов.
С гибким крылом
Это дешевые и экономичные летательные аппараты аэродинамического типа, в которых в качестве несущего крыла используется не жесткая, а гибкая (мягкая) конструкция, выполненная из ткани, эластичного полимерного материала или упругого композитного материала, обладающего свойством обратимой деформации. В этом классе БПЛА можно выделить беспилотные моторизованные парапланы, дельтапланы и БПЛА с упруго деформируемым крылом.
Беспилотный моторизованный параплан – аппарат на основе управляемого парашюта-крыла, снабжённый мототележкой с воздушным винтом для автономного разбега и самостоятельного полёта. Крыло обычно имеет форму прямоугольника или эллипса. Крыло может быть мягким, иметь жесткий или надувной каркас.
С жестким крылом (самолетного типа)
Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с жестким крылом. Подъемная сила данных аппаратов создается аэродинамическим способом за счет напора воздуха, набегающего на неподвижное крыло. Аппараты такого типа, как правило, отличаются большой длительностью полета, большой максимальной высотой полета и высокой скоростью.
Существует большое разнообразие подтипов БПЛА самолетного типа, различающихся по форме крыла и фюзеляжа. Практически все схемы компоновки самолета и типы фюзеляжей, которые встречаются в пилотируемой авиации, применимы и в беспилотной.
С машущим крылом
БПЛА с машущим крылом основаны на бионическом принципе – копировании движений, создаваемых в полете летающими живыми объектами – птицами и насекомыми. Хотя в этом классе БПЛА пока нет серийно выпускаемых аппаратов и практического применения они пока не имеют, во всем мире проводятся интенсивные исследования в этой области. В последние годы появилось большое количество разных интересных концептов малых БПЛА с машущим крылом.
Главные преимущества, которые имеют птицы и летающие насекомые перед существующими типами летательных аппаратов – это их энергоэффективность и маневренность. Аппараты, основанные на имитации движений птиц, получили название орнитоптеров, а аппараты, в которых копируются движения летающих насекомых – энтомоптерами.
Стаи дронов при тушении пожаров, обследование:
«Миссии по тушению лесных пожаров, – говорит автор, – включают в себя множество задач, связанных с предотвращением, наблюдением и тушением.
Эта работа представляет собой полный обзор пожарных о текущих проблемах в их работе и возможных технологических решениях.
Кроме того, в нем рассматриваются усилия, предпринятые академией и отраслью по применению различных типов роботов в контексте противопожарных миссий.
Наконец, вся эта информация используется, чтобы предложить концепцию операции для всестороннего применения роев дронов в пожаротушении.
Предлагаемая система представляет собой парк квадрокоптеров, которые по отдельности могут только посещать путевые точки и использовать полезную нагрузку, но в совокупности могут выполнять задачи наблюдения, картографирования, мониторинга и т. Д.
Определены три роли операторов, каждая из которых имеет разный доступ к информации и функциям в миссии: командир миссии, руководители групп и члены команды.
Эти операторы пользуются преимуществами интерфейсов виртуальной и дополненной реальности, чтобы интуитивно получать информацию о сценарии и, в случае командира миссии, управлять роем дронов ».
Технологии тушения пожаров с использованием беспилотных летательных аппаратов
УДК 629.7, 614.84
А.Ю. Картеничев, Е.В. Панфилова
ФГБУ Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России
ТЕХНОЛОГИИ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
В статье рассмотрены технологии использования беспилотных летательных аппаратов разных странах, оборудованных бортовыми средствами пожаротушения. Представлен анализ характеристик бортовых средств пожаротушения и возможных проблем в реализации потенциала этого типа новых по функциональному предназначению беспилотных летательных аппаратов.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, дрон, тушение пожаров, противопожарные бомбы, порошковое тушение.
A.Yu. Kartenichev, E.V. Panfilova
TECHNOLOGIES OF FIRE EXTINGUISHING BY USING UNMANNED AERIAL VEHICLES
The article describes the technology of using unmanned aerial vehicles in different countries, equipped with onboard fire extinguishing means. The analysis of characteristics of onboard fire extinguishing means and possible problems in realization of potential of this type of new on functional purpose unmanned aerial vehicles is presented.
Keywords: unmanned aerial vehicle, drone, fire extinguishing, fire bombs, powder extinguishing.
Мировая практика развития беспилотной авиации вышла на новый рубеж в решении проблемы разработки новых технологий применения беспилотных летательных аппаратов (далее – БЛА). Целями и задачами исследований в настоящей статье являются анализ существующих и поиск наиболее рациональных путей реализации растущего потенциала БЛА для их использования для непосредственного тушения пожаров с применением бортового противопожарного оборудования.
Изначально беспилотники или, как принято в зарубежных источниках – дроны, широко использовались для решения военных задач разведки, ретрансляции и нанесения огневых ударов, а также задач мониторинга погодных явлений. В настоящее время, идея применения беспилотных летательных аппаратов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций переживает настоящий бум.
Опыт подготовки и проведения мероприятий по предупреждению ЧС, ликвидации последствий стихийных бедствий, техногенных, экологических катастроф последних десятилетий, свидетельствуют о возрастающей роли роботизированных систем и, в первую очередь, БЛА различных типов и предназначения.
Беспилотные летательные аппараты способны исполнять роль воздушных разведчиков, контролирующих размеры очагов возгорания, осуществлять оперативное представление видеоинформации картины пожара, помогая, таким образом, руководителю тушения пожара правильно оценить обстановку и координировать действия сил пожаротушения.
Уже несколько лет в различных странах ведутся работы по созданию БЛА, способных
осуществлять непосредственное тушение огня или выполнять другие обеспечивающие мероприятия. [1]
В США разработали пожарный дрон – поджигатель. С его помощью осуществляют контролируемый встречный пал (отжиг). После того, как беспилотник оказывается в районе пожара, аппаратура впрыскивает в заполненные порошком шарики для пинг-понга гликоль, а затем БЛА бросает их в несгоревшие области контрольной зоны с наветренной стороны. Химическая реакция внутри шариков приводит к их воспламенению. Выгорание на пути распространения основного пожара ограничивает пути его продвижения. [2]
Беспилотный летательный аппарат, разработанный латвийской компанией Aerones, с 28-ю моторами поднимается на высоту до 300 метров. К дрону подсоединяется пожарный рукав и через лафетный ствол беспилотник может тушить огонь даже в самых труднодоступных местах. Однако специалисты выражают сомнение в достоверности заявленных характеристик. При собственном весе в 55 кг дрон способен поднимать ещё 145 кг, что явно недостаточно для тушения пожара на высоте. В частности, 30-метровый шланг диаметром 12,7 см в заполненном состоянии весит свыше 428 кг! Для поднятия шланга на высоту 300-400 м его сечение должно быть не более 2,5 см., его явно недостаточно для осуществления эффективного тушения как по дальности подачи компактной струи, так и по потребному расходу воды. Несмотря на имеющийся скепсис, необходимо отметить, что идея подъема рукава со стволом с помощью БЛА для тушения зданий большой этажности заслуживает внимания и вероятно будет в перспективе осуществлена на другой технической основе. [3]
Авиакорпорация Lockheed Martin создала беспилотный пожарный вертолет К-
МАХ грузоподъемностью 2700 кг. По замыслу создателей беспилотник, будет работать в паре с другим дроном самолетного типа Stalker XE. При помощи установленной инфракрасной камеры Stalker обнаруживает место возгорания и передает координаты места пожара синхроптеру, после этого K-Max самостоятельно набирает воду и тушит пожар с воздуха. [4] Использование беспилотного пожарного вертолета К-МАХ в паре с другим дроном самолетного типа Stalker XE свидетельствует о достигнутых успехах в разработке программного продукта по управлению групповыми средствами при решении общей задачи. Сложность реализации этой технологии вызывает сомнение в возможности комплексного и оперативного применения всех участвующих в пожаротушении сил и средств в реальных условиях обстановки.
У китайских служб пожарный дрон уже в действии. Он имеет устройство подачи порошка для тушения пожара. Если загорание еще не получило распространения, то дрон с большой вероятностью ликвидирует загорание. [5] При рассмотрении возможностей этого дрона определено, что с его помощью возможно тушения лишь незначительного очага возгорания (менее 0,5 м2). Это свидетельствует о его весьма скромных возможностях.
Российский беспилотный летательный аппарат «Ворон – 700» (МАИ) может применяться для выполнения различных задач, в том числе осуществлять тушение пожаров. БЛА обеспечивает возможность размещения на борту специальных устройств, например, противопожарных «бомб» и оборудования для порошкового тушения. [6] Российский БЛА сходен по применяемым средствам пожаротушения с китайским, но имеет несколько большие возможности при тушении небольших возгораний в труднодоступных местах, где невозможно применение другой пожарной техники
В конструкторском бюро Маслова разработан перспективный многоцелевой российский противопожарный вертолёт Rumas 10F. На вертолете установлена струйная система пожаротушения барабанного типа. Кроме того, есть пневматическая баллистическая система (пушка) для высокоточного метания порошковых зарядов (снарядов) пожаротушения на расстояние в 25-30 метров, что позволяет вести “стрельбу” по очагам огня в горящим помещениях. [7] Конструкцией вертолета RUMAS-10 предусматривается вариант его использования в качестве беспилотного аппарата. Ожидается, что противопожарный
беспилотный вертолёт Rumas 10F будет иметь эффективные порошковые средства пожаротушения, но при этом необходимо решить ряд вопросов, касающихся определения условий, в которых это применение при тушении пожаров в высотных зданиях было бы целесообразным. Насколько востребован, в случае реализации проекта, будет такой вертолет, покажет время, но возможно и он найдет свою нишу.
При обнаружении возгорания во внутренних помещениях здания и при закрытых окнах возникает проблемный вопрос о целесообразности вмешательства и тушения извне. Во-первых, необходимо учитывать, что остекление представляет собой однокамерный стеклопакет – наружное стекло – триплекс (стекло ламинированное), толщиной 12 мм, а внутреннее – закаленное стекло толщиной 8 мм, которое выдерживает удар тела спринтера, налетевшего на стекло со скорость 18 километров в час при весе 75 кг. Такое остекление использовано, например, при строительстве комплекса «Федерация» на территории ММДЦ «Москва-Сити». [8] Технических средств для разрушения такого остекления в настоящее время не предусмотрено. Во-вторых, если всё же стекло разбить, то не исключено, что приток кислорода будет способствовать усилению горения, а появившаяся тяга воздуха – к более интенсивному распространению пожара. Следовательно, данная технология пожаротушения нерациональна и даже опасна. Подачу огнетушащего вещества в места горения целесообразно производить через открытые проемы окон.
Приведенный перечень известных средств и технологий тушения пожаров с использованием БЛА свидетельствует о существующей заинтересованности как разработчиков, так и потребителей в развитии данного направления. Анализ представленных технологий позволяет выделить несколько используемых огнетушащих веществ и способов их применения:
подача воды непосредственно в очаг возгорания в здании;
сброс огнетушащего порошка на очаг возгорания;
метание (отстрел) снарядов (бомб) с порошком в помещения;
искусственный поджиг и организация встречного пала.
Таким образом, анализ рассмотренных в данной статье новых технических разработок, свидетельствует о наличии устойчивой тенденции у производителей многих стран в поиске различных путей создания беспилотных летательных аппаратов, предназначенных для непосредственного тушения пожаров.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. «Анализ международного опыта применения беспилотных авиационных систем при ликвидации чрезвычайных ситуаций и пожаров»: отчёт о НИР, М.: ВНИИПО, 2023, 67 с.
2. https://robot-ex.ru>ru/artide/izobreten-dшn-podgigatel…(дата обращения: 14.03.2023).
3. http://rabotrends.ru>pub/1725/bla…pozharotusheniya (дата обращения: 14.03.2023).
4. https://topwar.m>42703-bespilotnaya… kaman-k-max.html (дата обращения: 14.03.2023).
5. https://avianews.mfo>kitajskij-nii…drany-dlya…pozhamym/ (дата обращения: 14.03.2023).
6. https://avia.pш>Блог>voшn-700-tehшcheskie…(дата обращения: 14.03.2023).
7. https://avia.pro>blog/vertolyot-rumas-10-tehnicheskie…foto (дата обращения: 14.03.2023).
8. http://www.tehnoluch.com/library/heightbuildings/ (дата обращения: 14.03.2023). УДК 629.7.02
К.С. Клусковский, Д.В. Лиховая ВУНЦ ВВС «ВВА»
Ттх inspire 1
| БПЛА | ZALA 421-16E | ZALA 421-16ЕМ | ZALA 421-08М | ZALA 421-08Ф | ZALA 421-16 | ZALA 421-04М |
| Размах крыла БПЛА, мм | 2815 | 1810 | 810 | 425 | 1680 | 1615 |
| Продолжительность полета, ч(мин) | >4 | 2,5 | (80) | (80) | 4-8 | 1,5 |
| Длина БПЛА, мм | 1020 | 900 | 425 | – | – | 635 |
| Скорость, км/ч | 65-110 | 65-110 | 65-130 | 65-120 | 130-200 | 65-100 |
| Максимальная высота полета, м | 3600 | 3600 | 3600 | 3000 | 3000 | – |
| Масса целевой нагрузки, кг(г) | До 1,5 | До 1 | (300) | (300) | – | До 1 |
Ттх phantom 3 professional
| БАС Фантом-3 | |
| Вес (с батареей и винтами) | 1280 г. |
| Максимальная скорость набора высоты | 5 м/с |
| Максимальная скорость снижения | 3 м/с |
| Максимальная скорость | 16 м/с (при режиме ATTI в безветренную погоду) |
| Максимальная высота полета | 6000 м |
| Максимальное время полета | Приблизительно 23 минуты |
| Рабочий диапазон температур | От – 10° до 40° С |
| Режим GPS | GPS/GLONASS |
| Подвес | |
| Охват | Угол наклона: от – 90° до 30° |
| Визуальное позиционирование | |
| Диапазон скоростей | < 8 м/с (на высоте 2 метра над землей) |
| Диапазон высот | 30-300 см. |
| Рабочий диапазон | 30-300 см. |
| Рабочие условия | Ярко освещенные (> 15 люкс) поверхности с контурами |
| Камера | |
| Оптика | EXMOR 1/2.3” Эффективные пиксели: 12,4 млн. (всего пикселей: 12,76 млн.) |
| Объектив | Угол обзора 94° 20 мм (эквивалент формата 35 мм) f/2,8 |
| Регулировка ISO | 100-3200 (видео) 100-1600 (фото) |
| Выдержка электронного затвора | 8 с. – 1/8000 с. |
| Максимальный размер изображения | 4000×3000 |
| Режимы фотосъемки | Покадровая Серийная съемка: 3/5/7 кадров Автоматический экспобрекетинг (АЭБ) брекетинг кадра 3/5 при вилке 0,7EV Замедленная съемка |
| Поддерживаемые форматы карт SD | Микро-SD Максимальная емкость 64 Гб. Требуемый класс скорости: 10 или UHS-1 |
| Режимы видеосъемки | FHD: 1920×1080p 24/25/30/48/50/60 fps HD: 1280×720p 24/25/30/48/50/60 fps |
| Максимальная скорость сохранения видео | 60 Мб/с |
| Поддерживаемые форматы файлов | FAT32/exFAT Фото: JPEG, DNG Видео: MP4/MOV (MPEG-4 AVC/H.246) |
| Рабочий диапазон температур | От -10° до 40° С |
| Пульт дистанционного управления | |
| Рабочая частота | 2,400 ГГц – 2,483 ГГц |
| Дальность передачи | 2000 м (вне помещений без наличия препятствий) |
| Порт вывода видео | USB |
| Рабочий диапазон температур | От -10° до 40° С |
| Батарея | 6000 мАч, литий-полимерная 2S |
| Держатель мобильного устройства | Под планшеты и смартфоны |
| Мощность передатчика (EIRP) | ФКС: 20 дБМ; СЕ: 16 дБм |
| Рабочее напряжение | 1,2 А при 7,4 В |
| Зарядное устройство | |
| Напряжение | 17,4 В |
| Номинальная мощность | 57 Вт |
| Батарея Intelligent Flight (PH3 – 4480 мАч – 15,2 В) | |
| Емкость | 4480 мАч |
| Напряжение | 15,2 В |
| Тип батареи | Литий-полимерная 4S |
| Полный заряд | 68 Вт*ч |
| Вес нетто | 365 г |
| Рабочий диапазон температур | От -10° до 40° С |
| Максимальная мощность зарядки | 100 Вт |
Функции inspire 1
Камера и подвес: Запись видео до 4K и фотографии 12-мегапикселей. Присутствует место для установки нейтральных (ND) фильтров для лучшего контроля экспозиции. Новый механизм подвеса, позволяет быстро снять камеру.
HD Видео Линк: Низкая задержка, HD передача видео, это усовершенствованная версия системы DJI Lightbridge. Также существует возможность управление с двух пультов ДУ.
Шасси: Убирающиеся шасси, позволяют камере беспрепятственно делать панорамы.
Аккумулятор DJI Intelligent Flight Battery: 4500 мАч использует интеллектуальную систему управления батареями.
Полетный контроллер: Полетный контроллер следующего поколения, обеспечивает более надежную работу. Новый самописец сохраняет данные каждого полета, и визуальное позиционирование, позволяет при отсутствии GPS точно зависать в одной точке.
Все характеристики перечисленных выше БПЛА представлены в таблице 1 (кроме Phantom 3 Professional и Inspire 1 так как указаны в тексте)
Обучение на операторов беспилотных летательных аппаратов
Функции phantom 3 professional
Камера и подвес: Phantom 3 Professional вы снимает 4K видео с частотой до 30 кадров в секунду и делает 12 мегапиксельные фотографии, которые выглядят четче и чище, чем когда-либо. Улучшенный сенсор камеры дает вам большую ясность, низкий уровень шума, и лучшие снимки, чем любая предыдущая летающая камера.
HD Видео Линк: Низкая задержка, HD передача видео, основана на системе DJI Lightbridge.
DJI Intelligent Flight Battery: 4480 mAh DJI Intelligent Flight Battery имеет новые элементы и использует интеллектуальную систему управления батареями.
Полетный контроллер: Полетный контроллер следующего поколения, обеспечивает более надежную работу. Новый самописец сохраняет данные каждого полета, а визуальное позиционирование позволяет при отсутствии GPS точно зависать в одной точке.
Функциональные характеристики бпла
БПЛА оперативно предоставляет информацию о виде пожара, участках его локализации, скорости огня, возможных направлениях распространения, в том числе в направлении населённых пунктов, производственных объектов и мест с повышенными характеристиками пожароопасности (торфяники, лесозаготовочные и деревообрабатывающие пункты).
Это позволяет руководителю тушения пожара направлять в наиболее опасные места возгорания технические средства, пожарную технику и боевой расчёт. Оценивая финансовые аспекты использования БПЛА, можно отметить, что цена часа эксплуатации в пять раз ниже в сравнении с традиционными средствами авиационной охраны лесов (вертолёты и самолёты).
Инновационными способами воздушной разведки является оснащение БПЛА специальными датчиками, работающими в микроволновом и инфракрасном режимах. Дополнительно к ним необходимо монтировать теплолокатор, который позволит определить границы горящей площади и размеры зоны активного действия пламени.
При возникновении ситуаций, когда разведка проводится в особо опасных для человека условиях, отличающихся повышенной радиоактивной и химической опасностью, обычно применяются вертолётные БПЛА, которые передвигаются с относительно невысокой скоростью и могут чётко фиксировать все изменения на изучаемой площади.
Эта статья направлена на анализ текущих проблем в миссиях по тушению лесных пожаров и потенциала роботизированных технологий для их решения.
Поэтому мы ставим следующие два исследовательских вопроса:
Каковы основные проблемы в текущих миссиях по борьбе с лесными пожарами? Как роботизированные технологии, такие как дроны, могут способствовать их решению?
С этой целью в документе анализируются данные, предоставленные правительствами, результаты двух оригинальных опросов пожарных и литература по робототехнике, применяемой для тушения лесных пожаров.
Наконец, в документе предлагается оперативная концепция применения роя дронов для предотвращения пожаров, наблюдения и тушения пожаров ».
Выводы, сделанные в конце тщательного анализа, подчеркивают, что проблемы, обнаруженные среди пожарных бригад в отношении борьбы с лесными пожарами, заключаются в нехватке человеческих ресурсов и материалов для всех видов деятельности и необходимости получения информации в реальном времени о развитии пожара при пожаротушении.
Пожарные обычно положительно оценивают новые технологии, когда они поддерживают их задачи и не угрожают их выполнению. работы.
В частности, пожарные поддерживают использование беспилотных летательных аппаратов в качестве инструмента для сбора информации, относящейся к мероприятиям по предотвращению, наблюдению и тушению.
В случае предотвращения и наблюдения они одобряют создание карт, которые помогают организовать задачи по подготовке растительности и соответственно выявлять районы с наибольшим пожарным риском.
В случае тушения они считают, что дроны могут предоставить им информацию о пожарах в режиме реального времени, чтобы сделать их действия более безопасными и эффективными.
