Применение дронов в тушении пожаров

В тушении пожаров используется множество видов пожарной техники, однако большая их часть была сконструирована еще в начале прошлого века. Самая последняя разработка в рядах пожарной техники – беспилотные летательные аппараты (БЛА).

Что такое дрон

Это летающий (и не только) робот, управляемый человеком дистанционно с помощью пульта управления или бортового компьютера. Чаще всего аппарат оснащен камерой, может также передвигаться по воде.

История создания и развития

Люди с давних пор трудились над изобретением беспилотного устройства. Изначально аппараты применялись при военных действиях.

Первый беспилотный самолет был собран в 1935 году. Название ему подобрали исходя из звука, издаваемого при перемещении – «дрон». Это шуточное «имя» сохранилось у беспилотного летательного аппарата по сей день.

Массовое производство дронов для фото- и видеосъемки началось в 2015 году – «беспилотники» стали появляться в магазинах техники. Тем не менее у новых аппаратов все еще было несколько недостатков:

• малая емкость аккумулятора;
• высокая стоимость;
• короткое расстояние управления.

Сегодня беспилотники вышли на новый уровень – они обладают лучшим аккумулятором, более удобным управлением, стоят гораздо меньше, чем несколько лет назад, и ими можно управлять с более дальнего расстояния.

Виды беспилотных летательных аппаратов

Существует несколько критериев классификации беспилотников. Первый из них – назначение. По этому признаку аппараты делятся на следующие категории:

1. Военные. Для наблюдения за территорией и ведения боевых действий.
2. Поисковые. Помогают найти пострадавших в районах, пораженных катастрофами или стихийными бедствиями.
3. Коммерческие. Служат для доставки грузов и посылок, иногда – для выполнения сельскохозяйственных задач.
4. Гражданские. Используются для слежки за территорией.
5. Специализированного действия. К ним относятся как дроны-пожарники, так и портативные метеорологические установки.

По техническим характеристикам выделяют два вида устройств:

1. Самолетные. Оснащены крыльями и предназначены для продолжительного полета широкого радиуса. Чаще всего используются в военной авиации.
2. Вертолетные, или коптерные. Оснащены винтами, летают более плавно, чем самолетные устройства. Основным параметром в таких аппаратах считается количество винтов. Так, выделяют трикоптеры (3 винта), квадрокоптеры (4), гексакоптеры (6) и октокоптеры (8).

Еще один важный параметр классификации – размер и «выносливость» аппаратов. По этому признаку выделяют категории:

1. Микро. Вес аппарата не превышает 10 кг, длительность полета не более 60 минут, а расстояние не превышает 1 000 метров.
2. Мини. Вес устройства доходит до 50 кг, высота полета достигает 5 км, а продолжительность полета – 5 часов.
3. Миди. Масса «середнячка» может доходить до 1 000 кг. Расстояние полета определяется в 10 км, а время полета – в 15 часов.
4. Макси. Речь идет о полноценных самолетах и вертолетах, управляемых дистанционно. Масса аппарата превышает тонну, расстояние полета около 20 км. Длительность полета более суток.

Устройство и конструкция

Конструкция и работа дрона для видеосъемки будет сильно отличаться от сверхзвукового самолета-беспилотника, используемого в военной отрасли. Легче всего разобрать принцип работы на примере модели всем известного квадрокоптера – дрона с четырьмя винтами. Устройство состоит из следующих элементов:

1. Двигатели. Приводят в действие винты, причем на каждый винт нужен отдельный двигатель.
2. Регулятор оборотов. Определяет скорость вращения пропеллеров исходя из команд, получаемых с пульта управления. Регуляторы крепятся снизу к двигателям.
3. Пропеллеры. Отвечают за передвижение устройства.
4. Рама. Легкий каркас, к которому крепятся все детали аппарата.
5. Контроллер. Закреплен к центру рамы. Обычно включает в себя главный процессор, акселерометр, гироскоп, ОЗУ, барометр, GPS-навигатор и прочие элементы управления.

Если не вдаваться в технические особенности, то работа дрона выглядит следующим образом:

• сигнал с пульта управления поступает к контроллеру;
• полетный узел отправляет сигналы работы двигателям;
• в процессе полета регуляторы оборотов меняют скорость оборотов пропеллеров исходя из получаемых сигналов с пульта управления.

Технические характеристики

Все параметры отличаются от модели к модели и зависят, прежде всего, от цели использования аппарата. К техническим характеристикам устройства относят следующие показатели:

• взлетная масса – груз, который дрон способен переносить;
• максимальная скорость;
• продолжительность полета;
• количество пропеллеров и двигателей;
• мощность аккумулятора;
• размер и масса устройства;
• максимальная высота полета;
• рабочие температуры;
• точность локации по спутнику.

Преимущества и недостатки

Использование дронов в различных сферах имеет несколько преимуществ:

1. Снижение расходов. При использовании БЛА вместо авиации стоимость работы уменьшается. Также сокращаются средства на содержание штата.
2. Отпадает потребность в высокой квалификации персонала. Все, что нужно от работников – умение управлять устройством. Специализированные курсы пилотирования дроном длятся всего несколько месяцев.
3. Маневренность и непритязательность к условиям использования. Аппарату не нужна взлетно-посадочная полоса.
4. Возможность использования даже при аварийных условиях. На дрон можно положиться даже тогда, когда работа обычной авиации угрожала бы жизни пилота.
5. Многозадачность устройства. Дроны используют как в любительских целях, так и в хозяйстве, коммерческой и военной отраслях.

К недостаткам беспилотников чаще всего относят:

1. Возможность некачественной сборки. При чрезмерном нагреве двигателя вероятен взрыв или остановка посередине пути.
2. Опасность столкновения. Уже было зафиксировано несколько случаев аварий с участием дронов (столкновение с людьми, автотранспортом, другими летательными аппаратами).
3. Возможность перехвата и перенастройки сигнала.

Что могут дроны

В настоящее время использование беспилотных устройств только набирает обороты. Тем не менее во многих сферах дроны уже плотно вошли в обиход. Несколько примеров:

• фото- и видеосъемка;
• сельскохозяйственные нужды: орошение полей, покрытие всходов пестицидами;
• наблюдение и патрулирование отдельных участков;
• доставка грузов и посылок;
• исследование дикой природы;
• разведка и ведение военных действий;
• борьба с пожарами.

Беспилотник в пожаротушении

В 2018 году в Китае был введен в эксплуатацию первый пожарный дрон. Устройство используется не только для тушения возгораний, но и для подъема рукавов на нужную высоту и разведки. С тех пор использовать дрон-пожарник начали и в остальных частях мира.

Возгорания в закрытых помещениях

При пожаре в здании БЛА используется в нескольких целях:

1. Разведка. Дрон может быстро облететь горящее здание, передавая изображение по камере спасателям. Такой подход позволяет не только обнаружить основные очаги горения, но и найти людей даже в условиях плохой видимости благодаря тепловизору.
2. Тушение. Аппарат оснащается запасом огнетушащего вещества, ликвидируя пламя на месте.
3. Помощь в транспортировке пожарного оборудования. Опыт такого использования дронов пришел из Эмиратов. При тушении очередного небоскреба пожарные запустили дрон для подъема рукава на нужную им высоту.

В полях, лесах, степях

Для тушения ландшафтных воспламенений используется более массивная техника – те же китайские беспилотники класса миди. Аппараты имеют возможность забора дополнительного вещества из открытых источников в полете и способны полностью потушить огонь своими силами.

На заметку. БЛА гораздо выгоднее использовать для мониторинга лесных пожаров, чем авиацию – один час работы обычного самолета стоит от 20 до 40 тысяч рублей. Точные координаты, отправляемые дроном, позволяют отправить бригады к очагу возгорания.

Перспективы использования в тушении пожаров

Основное перспективное использование БЛА в пожаротушении – лесные пожары. Мониторинг лесов и торфяных возгораний с помощью авиации используется редко из-за высокой стоимости. К тушению воспламенений иногда привлекают пожарную авиацию, но само по себе мероприятие очень опасное: поднимающийся от возгорания дым дезориентирует пилота, причем аппарат должен максимально приблизиться к огню для сброса вещества.

Преимущества использования беспилотников в тушении лесных пожаров:

• более дешевый мониторинг территории;
• точное определение координат очага;
• снижение риска человеческих потерь среди пожарных;
• возможность оперативной ликвидации огня.

Стоимость дронов

Цена устройства зависит от технических характеристик и размеров. Дрон класса макси будет стоить больше, чем квадрокоптер для съемки. Рядовой дрон для съемки можно купить в обычном магазине техники. Беспилотники специального назначения выпускаются концернами на заказ. В среднем стоимость пожарного дрона начинается от 500 000 рублей.

Гексакоптер и квадрокоптер – в чем разница

Самое явное отличие этих двух машин – количество пропеллеров. У гексакоптера их шесть, а у квадрокоптера – четыре. Оба аппарата относятся к самым распространенным моделям на рынке, тем не менее подходят они для разных целей. Более подробный анализ представлен в таблице.

ТОП-5 популярных моделей

На рынке представлены сотни вариантов беспилотников разной целевой направленности. Пожарных дронов не так много и среди них выделяются несколько фаворитов:

1. Predator-100. Относительно небольшое устройство, способное поднимать до 100 кг тушащего вещества, повсеместно используется в Китае с 2019 года.
2. JC260. Последняя разработка китайских ученых. Аппарат компактных размеров (длина до 3 метров) оснащен огнетушащими снарядами, каждый из которых покрывает участок в 50 кубических метров.
3. Flyox Mark. Все модификации самолетов предназначены для забора воды из местных источников и тушения лесных пожаров при дистанционном управлении.
4. K-MAX. Представляет собой грузоподъемный аппарат класса макси, способный поднять в воздух примерно 15 000 литров огнегасящего вещества.
5. Matrice модификации 200 и 600. Используются для эффективного мониторинга территории с помощью камер и тепловизоров.

Дрон-пожарный, стреляющий файерболами

Работа над устройством началась в 2015 году. Были проведены испытания гексакоптера Firefly, заряженного 13 шарами, которые воспламенялись при вылете из устройства. Дрон выбрасывал по одному шару через каждые 6 метров в сухую траву, и созданные очаги сливались в единый фронт.

Такая технология позволяет тушить степные пожары методом встречного пала. Пламя выжигает все топливо на пути движения огня, и возгорание самоликвидируется.

Другие возможности БЛА

При использовании дронов для тушения пожаров открываются следующие перспективы:

• эффективный мониторинг возгораний на заданной территории;
• оповещение людей, находящихся в опасной зоне;
• локализация пожара путем передачи спасателям точных координат;
• тушение огня веществом – как из запасов аппарата, так и из местных источников;
• создание встречного пала при степных воспламенениях;
• безопасная разведка в случае торфяных пожаров: БЛА не провалится в яму горящего торфа, находящуюся под дерном, из-за отсутствия нагрузки на верхний слой почвы.

Выводы

Использование беспилотных аппаратов в тушении пожаров несет в себе несколько позитивных сторон:

• снижение риска для жизней пожарных;
• сокращение финансовых издержек;
• более оперативное и эффективное гашение огня.

И если использование дронов для тушения бытовых возгораний или пожаров в зданиях – это пока что утопия, то применение технологий в ликвидации лесных воспламенений – вполне обозримое будущее.