За беспилотниками - будущее
Разработка многоцелевого беспилотного летательного аппарата, способного транспортировать средства тушения и спасения при пожарах в высотных зданиях — одна из приоритетных задач, которую решают сегодня ученые и конструкторы Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России. Уже создан опытный образец беспилотника.
Подобные летательные аппараты способны осуществлять как разведку в районе ЧС, так и доставку на высоту огнетушащих веществ и средств
Отечественная пожарная наука находится в постоянное поиске. Ученые и конструкторы думают над созданием новых образцов техники для эффективной борьбы с огнем. Такая работа ведется, в частности, и в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России.
Программой «Новое кольцо Москвы» до 2015 года определено построить 60 высотных многофункциональных комплексов, средняя высота которых будет составлять 35 этажей, то есть около 75 метров. Возможно сооружение и других зданий высотой от 50 до 400 м.
Как известно, пожарная опасность высоток гораздо выше, чем у малоэтажных домов. Она связана с трудностями подачи огнетушащих средств при ликвидации пожара, более длительной эвакуацией людей, а также зависит от таких природных факторов, как ветровая нагрузка и пр.
Надо отметить, что в России у пожарных и спасателей имеется весьма ограниченный арсенал средств спасения людей с верхних этажей. Максимальная высота подъемного механизма, стоявшего на вооружении огнеборцев Москвы, например, составляет 100 м. Наши зарубежные коллеги для тушения пожаров и спасения людей в небоскребах чаще всего используют пожарные вертолеты, оборудованные системами вертикального и горизонтального тушения. Однако и такая техника не всегда обеспечивает успех.
Все это вызывает необходимость разработки и внедрения инновационных средств для борьбы с пожарами в высотных зданиях. Проанализировав отечественный и зарубежный опыт, на кафедре практической подготовки сотрудников пожар-но-спасательных формирований Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России пришли к выводу о необходимости оснащения пожарных подразделений привязными беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) вертикального взлета.
Толчком к началу разработок послужил пожар на строящемся небоскребе комплекса «Москва-Сити», одного из самых высоких зданий в Европе. Возгорание на уровне 67-го этажа стало нелегким испытанием для специалистов. Были задействованы десятки пожарных расчетов, действия которых были затруднены не только большой высотой, но и отсутствием в недостроенном здании системы пожаротушения и сильным ветром. В конечном счете наиболее эффективным средством борьбы с огнем явилось применение пожарных вертолетов. Это еще раз убедило специалистов университета в том, что для тушения пожаров в высотках необходимы специальные авиационные средства экстренной разведки и доставки средств пожаротушения.
Прежде всего, были рассмотрены уже существующие отечественные и зарубежные дистанционно управляемые БПЛА — самый технологичный сегодня вид авиации. Однако аппараты имеют два главных недостатка — низкую надежность и слабую защищенность сигналов управления от помех естественного и искусственного происхождения.
Для повышения надежности БПЛА можно применять дублирование основных узлов, но это увеличивает их стоимость и вес, следовательно, снижается продолжительность автономного полета и полезная грузоподъемность аппарата. Надежность резко падает при низких температурах, так как часто отказывает электроника. При попадании аппаратов в луч радиолокационных станций электроника на борту мгновенно сгорает. При температуре ниже минус 15 хуже работают и аккумуляторы — основной автономный источник питания агрегатов БПЛА.
Таким образом, проблема надежности и живучести БПЛА требует поиска новых конструктивных решений и перехода на новую элементную базу. Ведь аппараты нередко применяются в зонах сильных электромагнитных помех от таких источников, как ЛЭП, активные антенны, грозовые разряды и т. п.
В настоящее время быстро развиваются беспилотные самолеты и вертолеты военного назначения. Но, как показывает практика, они требуют открытых площадок для взлета и посадки, недостаточно компактны, у них невысокая экономическая эффективность стартовых ускорителей и средств катапультного старта. Затруднен поиск и ремонт аппаратов при их парашютной посадке, есть ограничения по использованию их в условиях мегаполиса, в гористой и лесной местности, а также внутри зданий и помещений.
С учетом всех этих недостатков БПЛА специалисты кафедры планируют разработку многофункционального привязного аппарата вентиляторного типа для решения широкого спектра задач. Комплексные НИОКР предполагается выполнить совместно с коллективами Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского и Санкт-Петербургской научно-производственной фирмы ООО ЭВС. К работе будут также широко привлекаться курсанты, студенты, слушатели и адъюнкты университета.
Авторам проекта А. Шидловскому и В. Громову были вручены дипломы лауреатов конкурса на лучшую идею в рамках выставки «Комплексная безопасность — 2013».
Привязной БПЛА отличается рядом уникальных эксплуатационных свойств, обеспечивающих существенные преимущества перед другими аппаратами. По существу, это летающий вентилятор, для старта которого не требуется дополнительных пусковых устройств, так как он может взлетать с ограниченных площадок, транспортных средств и контейнеров. Защищенность аппарата корпусом значительно уменьшает вероятность повреждения его при соприкосновении с окружающими предметами, делает полет безопасным и упрощает посадку. Электропитание и управление БПЛА по кабелю повышает длительность его полета, грузоподъемность, надежность и защищенность от помех системы управления.
Аппарату не нужна специальная транспортно-пусковая машина, что делает его высокомобильным и автономным при значительном сокращении стоимости обеспечивающего оборудования и эксплуатационных затрат.
Привязные БПЛА с подъемно-маршевыми вентиляторами можно применять для доставки средств жизнеобеспечения и спасательного оборудования группам спасателей и потерпевшим в высотных зданиях. Аппараты могут работать в зонах сплошных завалов и разрушений, сильного химического и радиационного заражения. Они могут обеспечить точечное дистанционное применение пожаротушения.
Применение унифицированных малошумных подъемно-движительных лей, объединяемых общей плат с расположенными на ней двигателями обеспечивает высокую гибкость и способность системы к выполнению широкого спектра задач. Модульный принцип компоновки системы обеспечивает уде ее транспортировки. При ограниченном числе типоразмеров (2-3), варьируя число подъемных вентиляторов, можно, достичь грузоподъемности в диапазоне от 50 до 600 кг.
Защищенность рабочего колеса делает безопасной и безаварийной эксплуатацию агрегатов. На базе привязных систем такого типа может быть создана платформа для тушения огня и доставки средств спасения при пожарах в высотках с большой грузоподъемностью и большим (до суток) временем нахождения в воздухе за электроснабжения по кабелю.
Идея создания многоцелевого летательного аппарата, способного транспортировать средства тушения и спасения, на поддержку со стороны главы МЧС Росcии В.А. Пучкова.
При разработке и согласовании специальных технических условий на НИОКР будет учитываться проведенный анализ пожаров, произошедших в Москве и в других городах России, в частности, пожар на башне «Олимп» в Чечне. Будут тщательно проанализированы разработчиками и причины неудачи при испытаниях радиоуправляемого БПЛА на Дне инноваций и передовых технологий, прошедшем в этом году на базе ВНИИПО МЧС России: один из беспилотников разбился при попытке приземлить его в дымовой завесе.
Создание БПЛА вертикального взлета с наземным комплексом дистанционного управления для борьбы с огнем и доставки средств спасения требует быстрейшего получения госзаказа на НИОКР и форсирования усилий со стороны отечественных разработчиков.
Александр Шидловский, начальник кафедры СПб УГПСМЧС России, к.т.н., доцент
Виктор Громов, д.т.н., профессор
Ольга Семенова, курсант ФПБ