СПОСОБ ТУШЕНИЯ ОЧАГОВ ПОЖАРОВ С ВОЗДУШНЫХ НОСИТЕЛЕЙ
Вид РИД
Изобретение
Способ относится к технике пожаротушения и может быть использован преимущественно для тушения лесных пожаров с летательных аппаратов.
Известна оптико-электронная аппаратура (тепловизор), предназначенная для обзора местности с самолета (вертолета), осуществляющая сканирование земной поверхности в инфракрасной области электромагнитного спектра (М.М. Мирошников «Теоретические основы оптико-электронных приборов», «Машиностроение», Л., 1983 г, С. 55…60).
Известно, что тепловизоры используются для обнаружения лесных пожаров (см. способы по авторским свидетельствам СССР №1621958, МПК A62C 3/02, публ. 1991 г №3 и №1648505, МПК A62C 3/02, публ. 1991 г. №18).
Известны способы тушения лесных пожаров с воздуха или наземными средствами путем введения в очаг пожара огнегасящей жидкости (см., напрмер, авторское свидетельство СССР №1703136, МПК A62C 3/02, публ. 1992 г №1 и 1718982, МПК A62C 2/06, публ. 1992 г. №10.
Известно устройство, предназначенное для тушения лесных пожаров из резервуаров, переносимых к очагу пожара вертолетами или самолетами (авторское свидетельство СССР №1681870, МПК A62C 39/00, публ. 1991 г №3).
Известен способ тушения лесных пожаров с вертолета, включающий погрузку на вертолет заправленных водой емкостей в виде полиэтиленовых труб, визуальное наведение вертолета на очаг пожара, зависание над ним и сброс емкостей в зону пламени (авторское свидетельство СССР №1659068, МПК A62C 31/00, публ. 1991 г №24).
Известны тепловизоры, размещенные на воздушных носителях, и установленные на гиростабилизированной платформе (В.Г. Волков, Специальная техника, 2006 г., стр. 2…20. Также, см. каталог фирмы Пергам).
Известны тепловизоры, выполненные на базе неохлаждаемых болометрических приемников, работающих в спектральном диапазоне 8…14 мкм (патент РФ №24474401, МПК G01C 3/08, публ. 2010 г.)
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ тушения очагов пожара (патент РФ №2113872, МПК A62C 3/02 и A62C 2/00, публ. 1995 г) - ПРОТОТИП.
Этот способ - Прототип, имеет существенный недостаток:
- применение способа возможно только в равнинной местности.
Действительно, рассматривая рис. 1, видно, что в условиях равнинной местности, воздушный носитель, оборудованный предложенным в Прототипе инфракрасным сканирующим устройством, и, находящийся на высоте Н, точно сбросит воду на очаг огня, введя вручную время задержки слива, полученное заранее экспериментально. На рисунке: 1.1 -направление строительной оси летательного аппарата, 1.2 - ось визирования, α - угол визирования, 1.3 - очаг пожара, 1.4. - подстилающая поверхность.
На рис. 2 представлен схематичный чертеж гористой местности. Очаг огня (2.1) находится на некоторой высоте. Как только в полете очаг огня совпадет с осью визирования прибора - Прототипа, через заданное время задержки слива, произойдет сброс жидкости. Но этот сброс попадет в мнимый очаг пожара (2.2), гораздо дальше очага (2.1), то есть произойдет перелет жидкости. Аналогично, если очаг огня располагается в некотором углублении, сброс жидкости произойдет с недолетом (рис. 3). В этом мы неоднократно убеждались при работе с Прототипом в гористой местности Португалии.
Более того, было установлено, что белые крыши строений, характерные для южных областей, при определенном положении Солнца, вызывают ложные срабатывания Прототипа, имевщего спектральную чувствительность в области 3 мкм.
Целью изобретения нового способа является способ автоматизированного слива жидкости на очаг пожара с воздушных носителей - танкеров в условиях любой местности, в том числе и гористой.
Указанная цель достигается тем, что очаг пожара вводят в поле зрения расположенного на летательном аппарате инфракрасного устройства, например, тепловизора, осуществляют построчный обзор местности под углом визирования, на экране монитора тепловизора определяют наличие очага пожара; одновременно, сопряженным с осью визирования дальномером определяют наклонную дальность Днакл. до очага пожара, после чего вводят параметры полета и наклонную дальность в вычислительное устройство и автоматически вычисляют время задержки слива жидкости.
Указанная цель может достигаться и без дальномера. В этом случае при помощи спутниковой навигации определяют свое положение относительно очага пожара, по электронной карте местности определяют наклонную дальность до очага пожара, вводят параметры полета и наклонную дальность, после чего автоматически вычисляют время задержки слива.
Такое решение является новым, не известным в практике тушения лесных пожаров и других очагов возгорания, а совокупность отличительных признаков не следует из уровня техники того же назначения. Существенность отличительных признаков заключается в том, что, несмотря на известность отдельных операций способа, рассмотренных в начале описания, при их введении в указанной связи, предлагаемый способ тушения очагов пожара проявляет новые свойства, что приводит к оперативности тушения очагов пожара и точности слива огнетушащей жидкости в зону пламени за счет применения регистрирующей аппаратуры и вычислительных средств.
Предлагаемый способ достаточно легко реализуется на практике, так как он требует использования доступной аппаратуры, серийно выпускаемой.
На рис. 4 изображена блок-схема устройства пожаротушения.
Способ реализуется следующим образом.
На летательном аппарате снаружи устанавливается гиростабилизированная платформа (4.1) с тепловизором (4.2), имеющим встроенную систему обработки, и лазерным дальномером (4.3). Внутри летательного аппарата размещается монитор (4.4), блок управления (4.5), вычислительный блок (4.6) и исполнительный механизм слива (4.7).
При включении на блоке управления режима «Пожаротушение» гиростабилизированная платформа устанавливается по строительной оси летательного аппарата с выбранным заранее углом визирования α (рис. 1). На мониторе в средней части экрана выделяется одна или несколько строк красного цвета (в случае черно-белого цвета свечения монитора), или другого заметного цвета, в случае цветного монитора. На рис. 5 показан экран монитора с обычными строками (5.1) и выделенными (5.2). При включении режима «Пожаротушение», в системе обработки тепловизора у чувствительных элементов строк матрицы приемника ИК излучения, соответствующих выбранным строкам на экране мониторе, существенно уменьшается «загрубляется» энергетическое разрешение с обычных значений ΔТ=0,1 град С до ΔT≥200 град. С. В этом случае все эти элементы будут подавать сигналы только при наличие очага огня с температурой порядка 700°C в зоне обзора β (рис. 6), где 6.1 - направление строительной оси.
Предложенный способ работает следующим образом.
Летательный аппарат в режиме «Пожаротушение» визуально наводится на очаг пожара. При этом на экране монитора наблюдается подстилающая поверхность в выбранном угле обзора. Когда, благодаря движению летательного аппарата, строки матрицы тепловизора, соответствующие выделенным строкам на мониторе, в плоскости изображений с помощью оптической системы захватывают очаг пожара, на экране монитора появляется изображение очага пожара, а от дальномера в этот момент в вычислительный блок поступает величина наклонной дальности до очага пожара. Одновременно в вычислительный блок вводятся величины высоты полета Н, скорости полета Vпол.., угла тангажа ψтанг. и скорости ветра Vветр. По определенному алгоритму вычислительный блок вырабатывает значение времени задержки слива τзад., по истечению которого выдает команду на слив огнетушащей жидкости.
Заявителем была разработана математическая модель падающего с летательного аппарата облака воды с последующим вычислением алгоритма для определения времени задержки слива.
Удалось математически представить время задержки слива τзад. как функцию скорости летательного аппарата, высоты полета, наклонной дальности до очага пожара, угла тангажа носителя, угла визирования и скорости ветра.
Для проверки полученного алгоритма Заявитель использовал Прототип - изделие «Терма-5» со сливом воды с самолета-танкера Ан-32П на имитатор очага пожара в условиях равнинной местности. При экспериментально полученном значение времени задержки слива, равном 2 сек, обеспечивалось попадание на имитатор очага пожара центра тяжести сброшенного облака воды с вероятностью, близкой к 100%. Решение уравнения для определения времени задержки слива τзад., как функции вышеперечисленных аргументов для этих же условий полета, дало аналогичное значение для τзад., а именно 2 сек.
Поскольку изделие «Терма-5» не было оборудовано дальномером, в вычислениях использовалась величина наклонной дальности как:
Днакл.=H/sinα, где α - угол визирования.
