CC BY
262УДК 629.7
В.А. Ямщиков, А.М. Саранча,
Камчатский государственный технический университет Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: vasya.yamshikov@gmail. com; e-mail: [email protected]
БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ
В статье рассматривается возможность замены наблюдателя во время тревоги «Человек за бортом» на БПЛА. Предполагается снабдить судно дроном вертолетного типа, который может взлетать с площадки размером не более 5*5 метров и имеет целевую нагрузку в виде тепловизора и видеокамеры.
Ключевые слова: дрон, БПЛА, человек, тревога, наблюдение.
V.A.Yamschikov, A.M. Sarancha
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: vasya.yamshikov@gmail. com, e-mail: [email protected]
UNMANNED AERIAL VEHICLES
The possibility of replacing the observer during an alarm «Man overboard» on a UAV is observed in the article. It is proposed to supply the vessel with a helicopter-type drone, which can take off from a site of no more than 5x5 meters and has a target load in the form of a thermal imager and video camera.
Key words: drone, UAV, person, alarm, watch.
В настоящее время существует мнение, что за беспилотными летательными аппаратами большое и счастливое будущее. Идея БПЛА очень заманчива - исключить прямое участие человека, в том случае, если выполнение какой-либо задачи затруднено или вовсе опасно.
Предлагается снабдить суда рыбопромыслового флота дронами вертолетного типа, которые заменят наблюдателя во время тревоги «Человек за бортом» и помогут избежать человеческого фактора, что в свою очередь повысит шансы на выживание человека.
В данной статье предлагается использовать на рыбопромысловом флоте комплекс воздушного наблюдения на базе беспилотного летательного аппарата «Гранад ВА-1000». Данный комплекс представляет собой летательные аппараты вертикального взлета и посадки. Целевая нагрузка - тепловизор и видеокамера.
Аппарат может летать с помощь дистанционного управления или автономно на основе двух встроенных в него навигационных систем GPS и ГЛОНАСС. Радиус ручного управления комплексом «Гранад ВА-1000» может достигать расстояния в 1 км, в это же время радиус полета комплекса по заранее заданным координатам достигает 40 км. Комплекс должен быть оснащен системой опорной, высотной и курсовой ориентации, для того чтобы даже неопытные пилоты смогли научиться управлять БПЛА за короткий промежуток времени.
В данный момент, во время тревоги «Человек за бортом», вахтенный помощник капитана отдает команду рулевому перейти на ручное управление и начинает маневр, сбрасывает спасательный круг со светодымящимся буйком (тем самым фиксируя начало маневра, что облегчает поиск), объявляет тревогу, организует наблюдение.
В качестве наблюдателя может быть любой матрос, находящийся вблизи навигационного мостика. Если таковых нет, наблюдение осуществляет сам вахтенный помощник капитана, пока не придет помощь, чтобы не потерять из вида человека на воде.
Самый главный недостаток такого способа наблюдения - нет непрерывного наблюдения. При небольшой скорости и возможности быстрого реверса и в других случаях, когда при конкретных условиях погоды обеспечивается постоянное наблюдение за человеком в воде, возмож-
но использование маневра Вильямсона (рис. 1). Положить руль на борт, в сторону упавшего человека. После отклонения от первоначального курса на 60° переложить руль на борт в противоположную сторону. Не доходя 20° до противоположного курса, поставить руль прямо и привести судно на противоположный курс. Здесь надо учитывать, что обычный состав экипажа не обеспечит непрерывное наблюдение во время процесса маневра.
Возможности дронов во время тревоги. При объявлении тревоги «Человек за бортом», дрон может подняться в воздух за считанные секунды и обеспечить непрерывное наблюдение за человеком в воде. Оснащение дрона тепловизором сделает возможным беспрерывное наблюдение за терпящим бедствие человеком в ночное время, так как обычный наблюдатель, даже при слабом волнении моря, легко может потерять тонущего из виду. В свою очередь тепловизор позволяет производить наблюдение за тонущим человеком и не потерять его из виду даже при сильном волнении моря.
Во время объявления тревоги и при начале исполнения маневра Вильямсона дрон будет отправлен к месту падения человека и зависнет над ним до момента спасения (рис. 2). При необходимости дрон может сбросить спасательный круг со светодымящимся буйком, что еще больше облегчит опознавательные возможности дрона.
Рис. 1. Обычный маневр Вильямсона Рис. 2. Маневр Вильямсона с использованием дрона
Из приведенной ниже таблицы видно, что наиболее подходящей из всех перечисленных моделей дронов можно считать «Гранад ВА-1000» (рис. 3). Выбранный дрон обладает наиболее подходящими характеристиками для выполнения поставленной задачи.
Технические характеристики рассмотренной модели в сравнении с другими БПЛА
Горизонт G-Air S-100 Гранад ВА-1000 КА-137 ТБ-29В Тайбер AeroDreams Ш-7
Скорость подъема (км/ч) 30 27 30 21,6 28,8
Крейсерская скорость (км/ч) 100 54 145 100 130
Масса аппарата (кг) 100 2,65 200 14 220
Рекомендуемая нагрузка (кг) 50 1 50 5 230
Окончание табл.
Горизонт G-Air S-100 Гранад ВА-1000 КА-137 ТБ-29В Тайбер AeroDreams Chi-7
Максимальная взлетная масса (кг) 200 8,7 280 19,6 450
Габариты (мм) 3 400 1 030 1 880 1 865 7 150
Максимальная дальность управления (км) 200 40 530 500 600
Максимальное время полета (ч) 6< 6 4 7 10
Источники питания ДВС: Austro Engine AE50R Wankel, 55 л.с. / 41 кВт Аккумулятор: 6S 16 А.ч. или 8S 16 А.ч. LiPo ДВС: 1 ПД Hirht 2706 R05 65 л.с. ДВС: двухтактный 7,2 л.с. ДВС: 1 ПД Rotax 912 100 л.с.
Рис. 3. Внешний вид «Гранад ВА-1000»
В дополнение к уже представленным характеристикам и возможностям дрона в работе предлагается снабдить БПЛА небольшим прожектором с мощностью, позволяющей подсвечивать терпящего бедствие человека с высоты в 15 м для облегчения спасения тонущего.
Для вычисления требуемой мощности светового потока мы будем использовать формулу, которая имеет вид:
Ф = Е-n-h2 -2(1 -cos a/2),
где Ф - световой поток; Е - освещенность поверхности; h - расстояние от светильника до освещаемой поверхности; a - угол излучения светового потока светильника.
Исходя из формулы, требуемая мощность светового потока в полнолуние при угле освещения в 10° будет равна 2,826 люмена.
Для вычисления освещаемой поверхности будем использовать формулу, имеющую вид:
Ф = E - S,
где Ф - световой поток; Е - освещенность поверхности; S - площадь освещаемой поверхности.
Исходя из формулы, площадь освещаемой поверхности в полнолуние, при угле освещения в 10° будет равна 14,13 м2.
Для установки на дрон подойдет светодиодный прожектор мощностью 2 Вт. Недостатки и достоинства. Самыми главными недостатками использования дронов на уровне современного технического развития являются отсутствие возможности запуска дрона во время сильных штормов и их очевидная дороговизна. Однако достоинства БПЛА могут превысить эти недостатки, особенно, если будут открыты новые материалы производства дронов. К числу преимуществ БПЛА как средства спасения можно отнести следующие:
1. Благодаря наличию на БПЛА тепловизора и камеры с большим разрешением, он способен обеспечить более качественное и беспрерывное наблюдение за человеком в воде.
2. Исходя из описанных технических характеристик, видно, что дрон может нести с собой нагрузку в виде спасательного круга, в том случае если человека отнесло от корабля достаточно далеко.
3. Бесспорным преимуществом БПЛА перед наблюдателем является возможностей вести постоянное наблюдение за человек в ночное время.
4. Благодаря возможности зависнуть над тонущим человеком дрон может обнаружить пострадавшего даже при сильном волнении воды.
Вывод. БПЛА могут повысить шансы на спасение человека за бортом, особенно в том случае, если тревога была объявлена во время сильного волнения моря. Уровень современного технологического развития позволяет использовать дронов на рыбопромысловом флоте, но ввиду очевидной дороговизны БПЛА маловероятно, что ими снабдят суда в ближайшее время.
Литература
1. ДайнегоЮ.Г. Охрана человеческой жизни на море. - М: Моркнига, 2010. - 88 с.
2. Беспилотные летательные аппараты вертикального взлета [Электронный ресурс]: Гранад ВА-1000. - URL: www.uvsavia.ru/blav-md4-1000 (дата обращения: 10.09.18).
3. Василин Н.Я. Беспилотные летательные аппараты. - М: Поппури, 2003. - 272 с.
4. КА-137: характеристики [Электронный ресурс]. - URL: http://avia.pro/blog/ka-137 (дата обращения: 8.09.2018).
