СПОСОБ ТУШЕНИЯ ОЧАГОВ ПОЖАРОВ С ВОЗДУШНЫХ НОСИТЕЛЕЙ Российский патент 2019 года по МПК A62C3/02 

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 Д_накл. 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 V_пол.., угла тангажа ψ_танг. и скорости ветра V_ветр. По определенному алгоритму вычислительный блок вырабатывает значение времени задержки слива τ_зад., 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 τ_зад. 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 τ_зад., как функции вышеперечисленных аргументов для этих же условий полета, дало аналогичное значение для τ_зад., а именно 2 сек.

Поскольку изделие «Терма-5» не было оборудовано дальномером, в вычислениях использовалась величина наклонной дальности как:

Д_накл.=H/sinα, где α - угол визирования.

Способ тушения очагов пожара с воздушных носителей содержит визуальное наведение летательного аппарата на очаг пожара и слив огнегасящей жидкости. Согласно изобретению очаг пожара вводят в поле обзора расположенного на летательном аппарате тепловизора, построчно сканируют местность поперек направления полета, обнаруживают очаг пожара на мониторе тепловизора, одновременно определяют дальномером наклонную дальность до очага пожара, вводят наклонную дальность и параметры полета в вычислительное устройство и определяют временную задержку для срабатывания системы слива огнетушащей жидкости, причем тепловизор и дальномер размещены на платформе, жестко закрепленной на корпусе летательного аппарата, совмещены со строительной осью летательного аппарата и направлены вперед по направлению полета под углом визирования. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ тушения очагов пожара с воздушных носителей, содержащий визуальное наведение летательного аппарата на очаг пожара и слив огнегасящей жидкости, отличающийся тем, что очаг пожара вводят в поле обзора расположенного на летательном аппарате тепловизора, построчно сканируют местность поперек направления полета, обнаруживают очаг пожара на мониторе тепловизора, одновременно определяют дальномером наклонную дальность до очага пожара, вводят наклонную дальность и параметры полета в вычислительное устройство и определяют временную задержку для срабатывания системы слива огнетушащей жидкости, причем тепловизор и дальномер размещены на платформе, жестко закрепленной на корпусе летательного аппарата, совмещены со строительной осью летательного аппарата и направлены вперед по направлению полета под углом визирования.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дальность до очага пожара определяют с использованием спутниковой системы навигации.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тепловизор и дальномер работают в средней (3…5 мкм) или дальней (8…14 мкм) области спектра.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что временную задержку вводят вручную.