Геометричне моделювання спорядження дирижабля для ліквідації масштабних лісових пожеж
Куценко Леонід Михайлович
Національний університет цивільного захисту України
http://orcid.org/0000-0003-1554-8848
Іщук Максим Валерійович
Національний університет цивільного захисту України
http://orcid.org/0009-0004-0170-1201
Калиновський Андрій Якович
Національний університет цивільного захисту України
http://orcid.org/0000-0002-1021-5799
Коваленко Роман Іванович
Національний університет цивільного захисту України
http://orcid.org/0000-0003-2083-7601
DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2025-42-4
Ключові слова: модель дирижабля, контейнер з вогнегасною речовиною, диференціальне рівняння, пожежа, траєкторія
Анотація
Розроблено математичну модель руху дирижабля шляхом побудови системи дифе-ренціальних рівнянь, а також спосіб оцінки часу впродовж якого контейнер випущений з допомогою гармати пролетить в горизонтальному напрямку певну відстань до падіння на землю в зону ймовірної пожежі та висоти його падіння на основі геометричного підходу. Гасіння та моніторинг масштабних лісових пожеж зручно здійснювати за допомогою дирижабля. У тривіальному випадку вогнегасні хімічні речовини можна просто скидати з дирижабля безпосередньо на вогнище, захищаючись від розпечених теплових газів пожежі. На практиці для гасіння пожежі краще використовувати спеціальний контейнер, наповнений хімічними речовинами. В цьому випадку контейнер до осередку пожежі переміщують по попередньо розрахованій траєкторії. Стабілізований рух контейнера забезпечується його обертанням навколо осі. Проблема полягає у початковому визначенні необхідних значень параметрів, враховуючи які, можна прицільно потрапити контейнером у ділянку місцевості, де знаходиться осередок пожежі. Запропонована математична модель і спосіб є достатньо спрощеними у порівнянні з більш складними комп’ютерними моделями але поряд з цим вони дозволяють більш оперативно встановити основні характеристики руху дирижабля, а також спрогнозувати траєкторії контейнера випущеного горизонтально з гармати цього повітряного судна. Встановлено, що основними небезпеками для дирижаблів є їхня залежність від погодних умов, низька швидкість та маневреність. Небезпеку для дирижабля представляють висхідні потоки гарячого розрідженого повітря із властивою їм високою турбулентністю у зоні виникнення та розповсюдження лісової пожежі. Результати досліджень можуть бути використані під час проектування дирижаблів зі встановленими на них технічними засобами для дискретного подавання вогнегасних речовин.
Посилання
- Калиновський А. Я. Розробка моделей багатогранних контейнерів для доставки вогнегасних речовин. Прикладна геометрія та інженерна графіка. 2021. Вип. 101. С. 108–123. Url: http://nbuv.gov.ua/UJRN/cpm_2021_21_19
- Abdel Ilah N. Alshbatat. Fire Extinguishing System for High-Rise Buildings and Rugged Mountainous Terrains Utilizing Quadrotor Unmanned Aerial Vehicle. In-ternational Journal of Image, Graphics and Signal Processing. 2018 Vol. 10. P. 23–29. doi: 10.5815/ijigsp.2018.01.03
- Burchan A., Emre S., Jian T., Michael J. S. Use of Fire-Extinguishing Balls for a Conceptual System of Drone-Assisted Wildfire Fighting. Drones. 2019. Vol. 3. doi: 10.3390/drones3010017
- Carta F., Zidda C., Putzu M., Loru D., Anedda M., Giusto D. Advancements in Forest Fire Prevention: A Comprehensive Survey. Sensors. 2023. 23(14). 6635. URL: https://www.researchgate.net/publication/372744432_Advancements_in_Forest_Fire_Prevention_A_Comprehensive_Survey
- Wang Y., Zhou W., Luo J., Yan H., Pu H., Peng Y. Reliable Intelligent Path Following Control for a Robotic Airship Against Sensor Faults. IEEE/ASME Transac-tions on Mechatronics. 2019. Vol. 24. P. 2572–2582. doi: 10.1109/TMECH.2019.2929224
- Yu Z., Zhang Y., Jiang B., Su C-Y., Fu J., Jin Y. Distributed Fractional-Order Intelligent Adaptive Fault-Tolerant Formation-Containment Control of Two-Layer Networked Unmanned Airships for Safe Observation of a Smart City. IEEE Transac-tions on Cybernetics. 2022. Vol. 52. P. 9132–9144. doi: 10.1109/TCYB.2021.3052875
- Ghamry K. A., Kamel M. A., Zhang, Y. Zhang. Multiple UAVs in forest fire fighting mission using particle swarm optimization. International Conference on Un-manned Aircraft Systems (ICUAS) (13–16 June 2017, Miami, FL, USA). 2017. doi: 10.1109/ICUAS.2017.7991527
- Shah H. N. M., Ab Rashid M. Z., Kamis Z. , Aras M. S. M., Ali N. M., Wasbari F., Abu Bakar B. Design and Develop an Autonomous UAV Airship for In-door Surveillance and Monitoring Applications. International Journal on Informatics Visualization. 2018. Vol. 2. № 1. URL: https://www.researchgate.net/publication/
323194960_Design_and_Develop_an_Autonomous_UAV_Airship_for_Indoor_Surveillance_and_Monitoring_Applications
- Manikandan M., Shah R. R., Priyan P., Singh B., Pant R. S. A parametric design approach for multi-lobed hybrid airships. The Aeronautical Journal. 2024. Vol. 128. doi: 10.1017/aer.2023.37
- Alhamzah A., S Olutunde O. Design, Analysis and Development of a Mini Airship. IEEE Conference on Aerospace (01–08 March 2025, Big Sky, MT, USA). doi: 10.1109/AERO63441.2025.11068472
