ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БПЛА ДЛЯ ГАСІННЯ ПОЖЕЖ

Анотація

Постановка проблеми. Збільшення висотності сучасної забудови й ускладнення архітектурних конструкцій будівель створюють суттєві виклики для традиційних методів пожежогасіння. Використання автодрабин або колінчастих підіймачів часто є технічно неможливим чи небезпечним на великих висотах, що значно знижує оперативність та ефективність реагування під час ліквідації пожеж. У таких умовах необхідним є впровадження пожежних БпЛА, здатних забезпечити розвідку осередку горіння, оперативну подачу вогнегасних речовин і моніторинг динаміки пожежі, мінімізуючи ризики для рятувальників. Проте ефективність їхнього застосування залежить від технічних параметрів, зокрема від співвідношення між підіймальною силою та навантаженням. Недостатність досліджень у цій сфері зумовлює потребу в теоретичному аналізі чинників, які визначають ефективність пожежних БпЛА під час пожежогасіння на висотних об’єктах. Мета полягає у визначенні закономірностей впливу основних параметрів – продуктивності подачі, виду вогнегасної речовини, реактивної сили на стволі й умовної висоти пожежі – на корисну підіймальну силу пожежних БпЛА. Опис матеріалу. У роботі застосовано теоретичний метод дослідження, який передбачав аналіз сучасних наукових публікацій, присвячених застосуванню пожежних БпЛА, а також проведення аналітичних розрахунків, що описують взаємозв’язки між параметрами системи подачі вогнегасних речовин і силами, які діють на БпЛА під час роботи. Отримано аналітичні залежності для розрахунку витрати, швидкості витоку, реактивної сили на стволі та сумарного зусилля, що впливає на підіймальну силу. Проаналізовано вплив висоти пожежі, діаметра рукава, виду вогнегасної речовини на загальну рівновагу сил. Зокрема, встановлено, що статичне навантаження від стовпа рідини в рукаві є домінуючим чинником, тоді як реактивна сила, що виникає під час витоку, має відносно невелике значення – у межах 0,9–7,6 % за подачі води та 0,5–3 % за подачі компресійної піни. Результати розрахунків показали, що для гасіння пожежі на висоті 48 метрів із використанням рукава діаметром 19 мм і додаткового обладнання масою 0,5 кг мінімальна необхідна підіймальна сила БпЛА становить 247,5 Н за подачі води та 134 Н за подачі компресійної піни. Це підтверджує доцільність використання легких вогнегасних речовин, які істотно зменшують навантаження на БпЛА і дають можливість підвищити ефективність та тривалість польоту. У процесі дослідження встановлено, що зі збільшенням висоти гасіння значно зростає вага стовпа вогнегасної речовини в рукаві, що потребує посилення тягових характеристик БпЛА або використання легших вогнегасних сумішей. Крім того, доведено, що реактивна сила, яка утворюється під час подачі рідини під тиском, зростає експоненційно зі збільшенням продуктивності, однак її вплив на загальну підіймальну силу залишається незначним порівняно зі статичною складовою. Висновки. За результатами проведеного теоретичного дослідження ключових чинників, що впливають на ефективність роботи пожежних БпЛА під час гасіння пожеж на висоті, визначено, що найбільший вплив на підіймальну силу мають висота подачі та вага стовпа вогнегасної речовини. Використання компресійної піни як вогнегасної речовини зменшує навантаження на систему до 85 % порівняно з водою, що значно підвищує ефективність БпЛА та дає змогу застосовувати їх на більших висотах. Отримані результати є основою для подальших експериментальних досліджень моделі.