19Применение беспилотных авиационных систем при тушении лесных пожаров_
Середа Элина Ахметовна
магистрант, Уфимский университет науки и технологии, volga.ufa.sereda.e@gmail.com
(О
сч о сч
со
Аксенов Сергей Геннадьевич
д-р экон. наук, профессор, ФГБО науки и технологии
ВО, Уфимский университет
Актуальность темы заключается в том, что беспилотные авиационные системы являются наиболее быстро развивающимся классом авиационной техники во всем мире. Лесные пожары -катастрофические явления, которые носят в себе, как многочисленный материальный, так и внушительный моральный и экологический ущерб. Россия в своем географическом составе имеет самые большие лесные богатства, а они со своей стороны нуждаются в регулярном наблюдении и контроле на обширных геоплощадях. В статье речь идет о внедрении инноваций, а именно беспилотных авиационных систем, как при обнаружении, так и тушении пожаров, а также одно из возможных технологических решений задачи пожаротушения.
Ключевые слова: беспилотные авиационные системы, лесные пожары, инновационные технологии, противопожарные работы.
Актуальность темы заключается в том, что беспилотные авиационные системы являются наиболее быстро развивающимся классом авиационной техники во всем мире. Лесные пожары - катастрофические явления, которые носят в себе, как многочисленный материальный, так и внушительный моральный и экологический ущерб. Россия в своем географическом составе имеет самые большие лесные богатства, а они со своей стороны нуждаются в регулярном наблюдении и контроле на обширных геоплощадях. Каждый год на просторах Российской Федерации фиксируется около 15 тысяч лесных возгораний. К примеру, 5 лет назад согласно информации Федерального агентства лесного хозяйства, в нашей стране зарегистрировали свыше 10 тысяч возгораний на территории лесных массивов.
Вместе с тем, перед противопожарной охраной стоит цель - снизить число возгораний на лесных территориях, в максимально короткие сроки организовать разведывательные мероприятия локации возгорания и начать производить мероприятия по ликвидации пожара, начиная с локализации очага возгорания. Оперативное оповещение о лесных возгораниях - важнейшее составляющее в конечной их ликвидации.
На сегодняшний день данную задачу исполняют летательные дроны и другие беспилотные воздушные суда. В минувшие годы именно они обрели наибольшую популярность при мониторинге состоянии лесов и оперативном обнаружении пожаров и очагов возгораний на лесных территориях и полях. Максимально полезными они становятся в труднодоступных или вовсе недоступных местах, в которых поиск места возгорания невозможен без применения беспилотного летательного оборудования [1].
Следует отметить, что беспилотные авиационные системы — это разведчики, выполняющие свои функции на постоянной основе. Дроны периодически проводят облет вверенных им территорий и в короткие сроки доводят информацию о появлении очага возгорания.
Данное оборудование имеет возможность предоставить информацию о возгорании в максимально короткие сроки, дополнив информацию данными о характере возгорания, его очаге, характере и силе. В свою очередь, разведка с воздуха должна установить:
- вид, сила и расположение огня;
- наличие пожароопасных зон и особо важных участков;
- отсутствие препятствий;
-безопасное место.
Беспилотные воздушные суда решают сразу несколько значительных задач:
Первое, они помогают идентифицировать процессы в конкретном пожаре и устанавливать связи между ними.
Второе, с помощью дронов гораздо легче изучать и контролировать действия пожарных, регулировать и при нужде корректировать выполнение необходимых работ, в том числе аварийно-спасательные работы [2].
В дополнение к этому, при помощи дронов можно получить достоверную информацию о направлении ветра, скорости возгорания, отдаленность огня до ближайших населенных пунктов. В целях максимальной эффективности, беспилотные авиационные системы дополняют узкопрофильными приспособлениями и опциями. К примеру, тепловизорами, позволяющими получить достоверную информацию о периметрах площади, которое подверглось возгоранию и площади активного воспламенения.
Преимуществом дронов является то, что, используя их функционал, представляется возможным осуществлять тушением самих пожаров. Большие по своим размерам и функционалу, беспилотные авиационные системы специализируются именно на ликвидации возгораний. Данные дроны способны самостоятельно набирать воду из различных рек и озер, после чего осуществлять сброс воды по площади возгорания.
В нормативно-правовом акте, как «Стратегии национальной безопасности Российской Федерации» [3], которая согласована и утверждена руководством государства в июле месяце 2021 года, описывается тесная связь между национальной безопасностью и успешным социально-экономическим развитием Российской Федерации. Главными составляющими, которые определяют место и роль России в мировой геополитике в плане долгосрочной перспективы, являются возможности обеспечения технического лидерства и максимальную эффективность в области государственного управления. Современное, научно-техническое перевооружение России - одно из главных компонентов благополучия страны государства как такового и главный компонент нацбезопасности. В программе развития цифровой экономики Российской Федерации намечено использование новейших технологических решений в самых разных отраслях, таких как государственное управление и регулирование, информационный функционал, кадровая политика и система образования, информационная безопасность и т.д.
Активное использование и расширение современных технологических решений даст возможность увеличить коэффициент полезного действия и совершенствовать разные направления едва ли не во всех отраслях. На сегодняшний день наиболее важным в развитии систем управления считается расширение систем, функционирующих во благо безопасности и использования как уже существующих технических решений, так и вновь создаваемых технологий из сегмента «Индустрия 4.0» в интересах решения задач Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны,
чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий.
Увеличение эффективности в области сохранения безопасности для уменьшения вреда и снижения масштабов результатов аварий и внештатных ситуаций можно за счет решения различных задач в области цифрового перевооружения, создания и внедрения современных инновационных технологических решений, которые дают возможность увеличить коэффициент полезного действия всей системы обеспечения безопасности на самых разных уровнях на потенциально опасных режимных и кате-горированных объектах нефтяной и газовой отрасли.
Как главным отличиям возгораний на инженерных сооружениях и коммуникациях и на объектах складирования нефти и производных от него продуктов является крупный периметр пожара и сравнительно большой ущерб от возгорания. Эти отличительные черты влияют на построение расследования причин возгорания обусловленных в уголовно-процессуальном производстве и методов изучения и сбора следов правонарушений и вещественных доказательств на значительной по площади территории. В данных случаях становится необходимым использование разных технологических решений. Наиболее многообещающим технологическим решением в выполнении данных задач на сегодняшний день является использование беспилотных авиационных систем. Широкий инструментарий дронов, которые имеют в своих опциях высокотехнологические оборудования для фото и видеосъемки на территории большого периметра дают возможность использовать дополнительные методы в расследовании первоисточников возникновения возгораний на площади нефтегазодобывающих предприятий и получить свежую информацию, которая необходима специалистам для принятия окончательных решений.
Стоит подчеркнуть то, что четко структурированного перечня технологических решений, средств и оборудования в нормативно-правовых актах не зафиксировано, что дает возможность к использованию и дальнейшему развитию новых границ в науке. Главными требованиями к техническому оборудованию при расследовании различных преступлений по-прежнему остаются требования, которые исходят из установленных в рамках закона понятий законности.
Главными требованиями к беспилотным авиационным системам для выполнения поставленных задач является:
- сравнительная компактность используемого дрона;
- безопасность беспилотного летательного средства при его эксплуатации;
- устойчивость к ветру;
- отсутствие низкий частот вибрации, которые характерны дронам вертолетной компоновки ввиду работы автомата перекоса;
- сравнительная эргономика функциональных органов управления;
О *
О X
о
3 *
8)
с т ■и о
5
т о а г
о т
09 8)
3
сч о сч
со
- выполнение задач с высоким коэффициентом полезного действия;
- достаточно высокая маневренность беспилотного летательного средства.
Наиболее оптимальным вариантом в решении различных технологических задач является дрон для противопожарных работ, который оснащен функцией вертикального взлёта и посадки, и который исполнен в дисковидной компоновке. Формирование аэродинамической силы подъема дрона осуществлен на эффекте «Коанда», а тяги - на использовании центростремительного расширения струи воздуха, который выходит из-под корпуса беспилотного летательного аппарата. Данный дрон имеет турбовальный силовой механизм с использованием свободной турбины, которая размещена вверху корпуса на его вертикали. Силовой механизм оснащен газодинамическими и механическими приводами на вентилях противоположного вращения. Один из вентилей, размещенный в кольце, размещен коак-сиально с зазором вверху внешней части дисковид-ного кузова, нагнетает воздух с распределением угла от осевого к радиальному вдоль поверхности «Коанда». Второй осуществляет направление потока с его центростремительным расширением на выходе из внутренней части дисковидного корпуса. Внутри дисковидного кузова размещен обтекаемый модуль оборудования и полезной нагрузки, который находится в эквидистантном положении на его внутренней поверхности. Внутри данного отсека расположены емкости для противопожарной жидкости и другой дополнительный опциональный инструментарий. Внесение изменений в величину подъемной силы, осуществление управлением и само передвижение беспилотного летательного аппарата выполняется в режиме «автопилота» с помощью маневрирования дополнительным кольцевидным крылом, который обдувается потоком воздуха. Маневры и развороты дрона вокруг вертикали выполняются при помощи выдвигаемых из отсека кузова дополнительных узлов агрегата.
Основополагающими характеристиками технологического решения считаются:
- Использование турбовального механического мотора, оснащенного газодинамической связью с центробежным вентилем левого вращения и механической связью с центробежным вентилем правого вращения, или наоборот.
- Применение наружной части кузова дрона, выполненного в виде «Коанда» для формирования дополнительной подъемной силы с помощью обдува потоком воздуха.
- Применение центростремительного реактивного потока воздуха, выходящего из кольцевого сопла центробежного вентиля, обтекающего верхнюю часть дополнительно установленного кольцевого крыла с целью повышения подъёмной силы.
- Использование подвеса крыла на эластомер-ных втулках, которое благодаря конструкционным особенностям подвижно и независимо скользящее вдоль опор шасси дрона, что дает возможность изменять углы размещения крыла относительно осей.
- Применение раздвижных аэродинамических поверхностей управления по направлению и для его разворотов относительно оси Y дает возможность избежать использования выходящих за пределы габаритов дрона частей кузова.
- Применение расположенной внутри осесим-метричной емкости воды в зоне вертикальной оси беспилотного летательного средства дает возможность осуществлять точечный целевой сброс противопожарного содержимого на места возгорания.
- Применение кольцевого поплавка, у которого обдувается верхняя профилированная поверхность, над которой протекает эжектируемый воздух, дает возможность использовать дополнительную грузоподъемность.
Следовательно, опираясь на открытые официальные данные можно полагать, что на сегодняшний день в введении Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, и его подведомственных подразделениях имеется 1591 единица беспилотных авиационных систем в числе которых: 1554 единицы вертолетного типа кузова и 37 единиц самолетного типа. В 12% случаях, когда МЧС Российской Федерации вводили режим ЧС использовались дроны. [4].
На сегодняшний день руководством государства поставлены важные стратегические цели в области развития промышленности нефтегазового производства и технологий, в том числе в Арктическом регионе. Высокоэффективное расширение нефтяной и газовой отраслей, как одной из наиболее важных направлений деятельности государства предполагает необходимость увеличения эффектности ныне используемых инструментов контроля и анализа, а также создание и разработку многообещающих инновационных технологических решений на основе класса «Индустрия 4.0».
Таким образом, использование современных технических решений беспилотных авиационных систем вместе с перспективными техническими возможностями аналитики широкого протока данных и их обработки роботизированными интеллектуальными инструментами класса «Индустрия 4.0», в сфере расследования причин возгорания на объектах складирования и хранения нефти даст возможность как существенно увеличить цифровое оснащение данной сферы и обеспечить получения дополнительной аналитико-экспертной базы данных для определения причин возгорания и выявления виновных во внештатных ситуациях, так и применять эти данные для создания методологии в области профилактики и противодействия возгораниям на предприятии.
Литература
1. Леонтьева М.А., Насырова Е.С. Особенности тушения пожаров в заповедниках (на примере Ялтинского заповедника): материалы XXIII Междунар. экол. студенческой конф. / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2018. - 210 с. С. 66.
2. Аксенов С.Г., Тухбатуллин И.З. Дроны (квадро-коптеры): применение на пожарах // Студенческий форум: электрон. научн. журн. 2022. № 16(195). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/195/109938
3. Указ Президента РФ от 02.07.2021 № 400 «О стратегии национальной безопасности Российской Федерации»
http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_38 9271/3b2c6f0709cf5640388f606e6 6a03ed2cff61 88б
4. «Отчет о результатах контрольного мероприятия «Проверка целевого и эффективного использования средств федерального бюджета, предусмотренных в 2017-2018 годах и истекшем периоде 2019 года на авиационное обеспечение деятельности Министерства Российской Федерации» дерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных страданий» Режим Доступ: https://ach.gov.ru/upload/iblock/ec3/ec398add5d3c84d 5363716826833271d.pdf
The use of unmanned aerial vehicles in extinguishing forest fires
Sereda E.A., Aksenov S.G.
Ufa University of Science and Technology
The relevance of the topic lies in the fact that unmanned aerial systems are the fastest growing class of aviation technology in the world. Forest fires are catastrophic phenomena that carry both numerous material and impressive moral and environmental damage. Russia in its geographical composition has the largest forest resources, and they, for their part, need regular monitoring and control over vast geographic areas. The article deals with the introduction of innovations, namely unmanned aerial systems, both in detecting and extinguishing fires, as well as one of the possible technological solutions to the problem of fire extinguishing.
Keywords: unmanned aerial vehicles, forest fires, innovative technologies, fire fighting
References
1. Leontieva M.A., Nasyrova E.S. Features of extinguishing fires in reserves (on
the example of the Yalta Reserve): Materials of the XXIII Intern. ecol. student conf. / Novosib. state un-t. Novosibirsk: CPI NSU, 2018. - 210 p. S. 66.
2. Aksenov S.G., Tukhbatullin I.Z. DRONES (QUADROCOPTERS): APPLICATION ON FIRE // Student forum: electron. scientific magazine 2022. No. 16(195). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/195/109938
3. Decree of the President of the Russian Federation of July 2, 2021 No. 400
"On the National Security Strategy of the Russian Federation" http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_389271/3b2c6f0709cf 5640388f606e6 6a03ed2cff61 88b
4. "Report on the results of the control measure "Checking the targeted and
effective use of federal budget funds provided for in 2017-2018 and the past period of 2019 for aviation support for the activities of the Ministry of the Russian Federation" of the Department for Civil Defense, Emergencies and Elimination of the Consequences of Natural Suffering » Access Mode: https://ach.gov.ru/upload/iblock/ec3/ec398add5d3c84d536371682683327 1d.pdf
О *
о
X
о
s
s *
8)
с т ■и о s т о а г
о т
09 8)
