|
DOI: 10.14489/hb.2024.01.pp.016-025
Яковенко Т. А., Бурцев А. В.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЖАРНОГО БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
(с. 16-25)
Аннотация. Лесные пожары, как правило, относятся к пожарам класса А, которые очень трудно потушить вследствие труднодоступной местности и неконтролируемого поведения огня. В статье предложена идея использования беспилотных летательных аппаратов, таких как квадрокоптер, для тушения лесного пожара. Разработан беспилотный летательный аппарат, который может работать функционально при повышенных температурах. Беспилотные летательные аппараты, использующие механизм сброса полезной нагрузки, могут переносить и сбрасывать огнетушащие шары над очагом пожара для его тушения. Проведен структурный анализ для проверки динамических характеристик данных аппаратов. Предусмотрена теплоизоляция для достаточной тепловой защиты электроники и цепей.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат; низовой пожар; теплоизоляция; динамические характеристики.
Yakovenko T. A., Burtsev A. V.
DESIGN AND STRUCTURAL ANALYSIS OF THE CHARACTERISTICS OF A FIRE UNMANNED AERIAL VEHICLE
(pp. 16-25)
Abstract. Wildfires are generally Class A fires that are very difficult to control due to difficult terrain and uncontrolled fire behavior. The purpose of this article is to propose the idea of using unmanned aerial vehicles such as a quadcopter to extinguish a forest fire. It is necessary to develop an unmanned aerial vehicle that can operate functionally at such elevated temperatures. These unmanned aerial vehicles, using a payload drop mechanism, can carry and drop fire extinguishing balls over the fire to extinguish it. Structural analysis is carried out to check the dynamic characteristics of these vehicles. Thermal insulation provided for sufficient thermal protection of electronics and circuits.
Keywords: Unmanned aerial vehicle; Ground fire; Thermal insulation; Dynamic characteristics.
Т. А. Яковенко, А. В. Бурцев (Уральский институт ГПС МЧС России, Екатеринбург, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
T. A. Yakovenko, A. V. Burtsev (Ural Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia, Yekaterinburg, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Soliman A. M. S., Cagan S. C., Buldum B. B. The Design of a Rotary-Wing Unmanned Aerial Vehicles–Payload Drop Mechanism for Fire-Fighting Services Using Fire-extinguishing Balls // SN Appl. Sci. 2019. Vol. 1. P. 1259.
2. Aydin B., Selvi E., Tao, J., Starek M.J. Use of Fire-Extinguishing Balls for a Conceptual System of Drone-Assisted Wildfire Fighting // Drones. 2019. Vol. 3(17). 15 p.
3. Clements C. B., Zhong S., Goodrick S., et al. Observing the Dynamics of Wildland Grass Fires: FireFlux-a Field Validation Experiment // Bull Am Meteorol Soc. 2007. Vol. 88. P. 1369 – 1382.
4. Magnussen O., Hovland G., Ottestad M. Multicopter UAV Design Optimization // 2014 IEEE/ASME 10th International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA). 2014. Vol. 1 – 6. P. 67 – 79.
5. Pounds P., Mahony R., Corke P. Design of a Static Thruster for Microair Vehicle Rotorcraft // Journal of Aerospace Engineering. 2009. Vol. 22(1). P. 85 – 94.
6. Hwang J. Y., Jung M., Kwon O. J. Numerical Study of Aerodynamic Performance of a Multirotor Unmanned-Aerial-Vehicle Configuration // Journal of Aircraft. 2015. Vol. 52. P. 839-846.
7. Pang S. S., Pandian A., Bradshaw R. D. Modified Tsai-Wu Failure Criterion for Fiber-Reinforced Composite Laminates // Polymer Composites. 1992. Vol. 13. P. 273 – 277.
8. Xu H., Zu L., Zhang B., et al. Static and Dynamic Bending Behaviors of Carbon Fiber Reinforced Composite Cantilever Cylinders // Composite Structures. 2018. Vol. 201, P. 893 – 901.
9. Clements C. B., Zhong S., Goodrick S., et al. Observing the Dynamics of Wildland Grass Fires // Bulletin of the American Meteorological Society. 2007. Vol. 88. P. 1369 – 1382.
10. Baum H. R., Mccaffrey B. J. Fire Induced Flow Field – Theory and Experiment // Fire Safety Science. 1989. Vol. 2. P. 129 – 148.
11. Heskestad G. Flame Heights of Fuel Arrays with Combustion in Depth // Fire Safety Science. 1997. Vol. 5. P. 427 – 438.
12. Morton B. R., Taylor G. I., Turner J. S. Turbulent Gravitational Convection from Maintained and Instantaneous Sources // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. 1956. Vol. 234. P. 1 – 23.
13. Morton B. R. Modelling fire plumes // In: 10th Symposium (International) on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, PA. 1965. P. 973 – 982.
14. Анализ международного опыта применения беспилотных авиационных систем при ликвидации чрезвычайных ситуаций и пожаров: отчет о НИР. М.: ВНИИПО, 2018. 67 с.
15. Thyageswaran S. Radiation View Factor for Co-Axial and Unequal Rectangles in Parallel Planes // Heat Transfer Engineering. 2016. Vol. 38(17). P. 1522-1529.
16. Boulet P., Parent G., Zoubir A., Kaiss A. Experimental Investigation of Radiation Emitted by Optically Thin to Optically Thick Wildland Flames // Journal of Combustion. 2011. Vol. P. 2090 – 1968.
1. Soliman A. M. S., Cagan S. C., Buldum B. B. (2019). The Design of a Rotary-Wing Unmanned Aerial Vehicles–Payload Drop Mechanism for Fire-Fighting Services Using Fire-extinguishing Balls. SN Applied Sciences, (1).
2. Aydin B., Selvi E., Tao, J., Starek M. J. (2019). Use of Fire-Extinguishing Balls for a Conceptual System of Drone-Assisted Wildfire Fighting. Drones, 17(3).
3. Clements C. B., Zhong S., Goodrick S. et al. (2007). Observing the Dynamics of Wildland Grass Fires: FireFlux-a Field Validation Experiment. Bulletin of the American Meteorological Society, 88, 1369 – 1382.
4. Magnussen O., Hovland G., Ottestad M. (2014). Multicopter UAV Design Optimization. 2014 IEEE/ASME 10th International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA), 1 – 6, 67 – 79.
5. Pounds P., Mahony R., Corke P. (2009). Design of a Static Thruster for Microair Vehicle Rotorcraft. Journal of Aerospace Engineering, 22(1), 85 – 94.
6. Hwang J. Y., Jung M., Kwon O. J. (2015). Numerical Study of Aerodynamic Performance of a Multirotor Unmanned-Aerial-Vehicle Configuration. Journal of Aircraft, 52, 839 – 846.
7. Pang S. S., Pandian A., Bradshaw R. D. (1992). Modified Tsai-Wu Failure Criterion for Fiber-Reinforced Composite Laminates. Polymer Composites, 13, 273 – 277.
8. Xu H., Zu L., Zhang B. et al. (2018). Static and Dynamic Bending Behaviors of Carbon Fiber Reinforced Composite Cantilever Cylinders. Composite Structures, 201, 893 – 901.
9. Clements C. B., Zhong S., Goodrick S. et al. (2007). Observing the Dynamics of Wildland Grass Fires. Bulletin of the American Meteorological Society, 88, 1369 – 1382.
10. Baum H. R., Mccaffrey B. J. (1989). Fire Induced Flow Field – Theory and Experiment. Fire Safety Science, 2, 129 – 148.
11. Heskestad G. (1997). Flame Heights of Fuel Arrays with Combustion in Depth. Fire Safety Science, 5, 427 – 438.
12. Morton B. R., Taylor G. I., Turner J. S. (1956). Turbulent Gravitational Convection from Maintained and Instantaneous Sources. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 234, 1 – 23.
13. Morton B. R. (1965). Modelling fire plumes. In: 10th Symposium (International) on Combustion, 973 – 982. Pittsburgh: The Combustion Institute.
14. Analysis of international experience in the use of unmanned aerial systems in emergency situations and fires: research report. (2018). Moscow: VNIIPO. [in Russian language]
15. Thyageswaran S. (2016). Radiation View Factor for Co-Axial and Unequal Rectangles in Parallel Planes. Heat Transfer Engineering, 38(17), 1522 – 1529.
16. Boulet P., Parent G., Zoubir A., Kaiss A. (2011). Experimental Investigation of Radiation Emitted by Optically Thin to Optically Thick Wildland Flames. Journal of Combustion, Vol, 2090 – 1968.
|
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»