CC BY
13
БЕЗОПАСНОСТЬ ДОСТАВКИ СИЛ И СРЕДСТВ ПРИ ТУШЕНИИ ПРИРОДНОГО ПОЖАРА
Беляев В.Ю., Тарасенко А.А., д.т.н.
Национальный университет гражданской защиты Украины, г.
Харьков
Эффективность борьбы с природными пожарами, возникающими в горных заповедниках или иной труднодоступной местности, в значительной степени определяется оперативностью прибытия и боевого развертывания сил и средств (СС) пожаротушения, которая, в свою очередь, зависит от расстояния между конечной точкой маршрута движения СС и очагом пожара. Отсутствие развитой сети дорог зачастую приводит к необходимости прокладки маршрута движения пожарной техники (ПТ) в условиях бездорожья и невозможности непосредственного подъезда к очагу пожара. Повышенная крутизна рельефа существенно ограничивает возможности движения ПТ, поскольку напрямую влияет на устойчивость пожарного автомобиля, и определяет, таким образом, степень безопасности того или иного маршрута.
Решение навигационной задачи по прокладке безопасного маршрута должно учитывать реальные параметры местности (что может быть осуществлено при использовании ГИС-технологий) и тактико-технические характеристики пожарного автомобиля.
В работе [1] предложена процедура получения новой высокоточной ГИС-модели поверхности рельефа (отличной от общепринятых DEM)
Z(x, У) = £ IZst (x, у)Л s (х)Л t (У), (1)
s=0 t=0
где лХ = Л(х - Ь ■ s) -л(х - Ь ■ ^ +1)); л У = л(у - Ь ■ t) - л(у - Ь ■ (t +1)); Л(х), л(у) - функция Хэвисайда; И - шаг квадратной решетки; S = [НХ /Ь]; Т = [Ну / Ь] - количество ячеек решетки; (х, у) - бикубические сплайны
Zst(x,y) = ££a*(x-xs)v(y-yt)u , (2)
u=0 v=0
где xs,yt - значения абсциссы и ординаты векторизированных горизонталей
рельефа в узлах регулярной квадратной решетки; аЦ, - коэффициенты, полученные из условий гладкой сшивки 2^(х,у) с использованием метода Кунса.
Данная модель может быть получена на основе оцифровки графической информации (изображений горизонталей рельефа), содержащейся в обычных «твердых» картах. Достоинством данной модели является ее аналитичность, что позволяет использовать ее при прогнозировании динамики разного рода природных ЧС, в т.ч. - лесных пожаров в горах [1]. Модель позволяет находить крутизну склона а(ф;х;у) в произвольном азимутальном направлении ф.
Маршрут будет считаться безопасным, если движение автомобиля будет устойчивым на всем его протяжении, т.е. когда проекция центра масс (xc;yc) автомобиля будет оставаться в пределах проекции его основания. В связи с этим, не всякое направление движения автомобиля в условиях бездорожья является допустимым. Нахождение области Ф допустимых значений азимутального угла ф ориентации автомобиля, при которых проекция центра масс оказывается внутри границы проекции основания, можно осуществить решением неравенства
R(xc^),yc^)) < 0, (3)
получаемого подстановкой координаты проекции центра масс в R-уравнение [2] контура проекции основания. В общем случае такое решение представляет собой объединение от 0 до 4 (по количеству сторон основания АС) интервалов и зависит как от ТТХ данного автомобиля, так и от крутизны склона а в азимутальном направлении ф в каждой точке (x; y) маршрута.
Численное решение неравенства (3) в каждой вершине ломаной, аппроксимирующей маршрут, является затратным, что снижает оперативность нахождения решения, тем самым - снижает практическую ценность данной процедуры.
Предложено аналитическое решение данной задачи, существенно ускоряющее нахождение допустимых направлений движения ПТ в каждой точке области, что в дальнейшем позволит найти изохроны движения пожарного автомобиля и его оптимальный маршрут к очагу природного пожара на основе модифицированного алгоритма «встречной волны»[3].
Список литературы
1. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е., Тарасенко А.А. Моделирование пожаров, их обнаружения, локализации и тушения. - Харьков: НУГЗУ, 2011. - 927 с.
2. Рвачев В.Л. Теория R-функций и некоторые ее приложения. - Киев: Наукова думка, 1982. - 552 с.
3. Беляев В.Ю., Тарасенко А.А., Туркин И.Б. Нахождение оптимального маршрута эвакуации населения по существующей сети автодорог // Проблеми надзвичайних ситуацш. - 2011. - Вип. 13. - С. 39-46.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОЛЁТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В ЗОНЕ ЛЕСНОГО ПОЖАРА
Бетина Е.Ю.
Национальный университет гражданской защиты Украины,
г. Харьков
Наиболее эффективным при тушении пожаров в больших лесных массивах является применение авиационной техники, что обусловлено удалённостью водоёмов для забора воды и плохой проходимостью наземного транспорта. При этом лесной пожар оказывает существенное влияние на приземный слой атмосферы: повышается температура; изменяется состав воздуха; усиливается горизонтальная составляющая скорости ветра, возрастает турбулентность; ухудшается видимость. Перечисленные факторы повышают вероятность выхода летательного аппарата (ЛА) на критические и закритические углы атаки, что, в свою очередь может привести к сваливанию и штопору. Очевидно, что такие усложнённые условия эксплуатации должны быть учтены ещё на этапах проектирования авиационной техники.
Проектирование ЛА сопровождается обязательным прогнозированием и изучением их аэродинамических характеристик. Для исследования динамики полёта ЛА в зоне лесного пожара наиболее эффективным представляется метод моделирования с помощью свободнолетающих динамически подобных моделей (СДПМ) в условиях Стандартной атмосферы (СА). Однако, существующий метод создания СДПМ и проведения на них лётных исследований базировался на допущении о том, что полёты и натурного ЛА, и его динамически подобной модели происходили в условия СА, то есть для решения данной задачи в исходном виде использоваться не может [1].
Поэтому целью работы является разработка методических основ моделирования динамики полёта ЛА в зоне лесного пожара с помощью СДПМ в условиях СА.
Характеристики атмосферы в зоне лесного пожара существенно отличаются от стандартных, в результате изменения температуры и состава окружающей среды вследствие физико-химических превращений во фронте пожара.
Газовая фаза в зоне лесного пожара состоит из О2, N2, СО, СН4, Н2, СО2, Н2О, С2Н4. Но для упрощения расчётов принимаем допущение о том, что газовая фаза состоит из кислорода, летучих горючих продуктов пиролиза, продуктов реакции горения летучих горючих продуктов пиролиза (СО2) и инертных компонентов газовой фазы. Причём летучие горючие
