Патент на изобретение №2155690
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЕЙСТВИЯМИ ПОЖАРНОЙ АВИАЦИИ ПРИ ТУШЕНИИ ОГНЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к области пожаротушения. Система управления содержит по крайней мере один датчик (22) для распознавания источника огня, устройство (21) определения местоположения самолета в заданный момент, географическую базу (23) данных и устройство (24) вычисления траектории самолета. Траектория самолета вычисляется как функция данных о его местоположении и положении источника огня, зафиксированных в базе (23) данных. В географической базе (23) данных содержатся сведения о широте, долготе и высоте, а также зафиксированы особенности наземного рельефа данной местности. Предлагаемая система позволяет более точно определить источник огня, оптимизировать маршрут самолета и траекторию сброса воды, а также обеспечить безопасный обратный маршрут самолета. 10 з.п.ф-лы, 3 ил. Настоящее изобретение относится к системе управления самолетом при тушении огня сбрасываемой с него водой и может найти применение и при других методах пожаротушения. Развитие методов борьбы с пожарами привело к широкому применению пожарной авиации, прежде всего для борьбы с огнем в местах, труднодоступных или удаленных от запасов или источников воды. Однако маневрирование пожарного самолета и точное сбрасывание воды на источник огня остается сложной проблемой, при решении которой возникает достаточное количество случайностей и ошибок. В настоящее время фактически не существует систем точного установления местонахождения источников огня. На практике их функции выполняют локационные системы, входящие в навигационное оборудование самолета и использующие методы полета в заданном направлении и визуальной идентификации источников огня. Задачей настоящего изобретения является разработка системы, которая позволяет экипажу самолета, в частности, при наличии дыма, более точно определить источник огня и, следовательно, место, в которое необходимо сбрасывать воду, обеспечить передачу данных другим самолетам с водой, оптимизировать маршрут самолета и траекторию сброса воды и в завершение обеспечить безопасный обратный маршрут самолетов. Эта задача решается с помощью предложенной системы управления самолетом при тушении огня сбрасываемой с него водой. Согласно изобретению система содержит по крайней мере один датчик для распознавания источника огня, устройство определения местоположения самолета в заданный момент, географическую базу данных и устройство вычисления траектории самолета как функции данных о его местоположении и положении источника огня, зафиксированных в базе данных. Целесообразно в географической базе данных иметь трехмерную решетку (широта, долгота, высота) с зафиксированными в ней особенностями наземного рельефа данной местности. В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство вычисления траектории самолета выполнено содержащим процессор для определения положения источника огня, связанный с датчиком для распознавания источника огня, связанный с процессором для определения положения источника огня процессор для определения курса и управляющих команд, связанный с процессором для расчета сигнала сброса воды, который связан с процессором для вычисления траектории отлета самолета после сброса воды, причем каждый из упомянутых процессоров связан с устройством определения местоположения самолета в заданный момент и географической базой данных. При этом система по изобретению снабжена устройством идентификации источника огня. Предпочтительно в предложенной системе процессор для расчета сигнала сброса воды выполнить с возможностью определения момента выдачи сигнала на сброс воды как функции положения и скорости самолета, скорости ветра и массы сбрасываемой воды. Желательно при выполнении процессора для расчета сигнала сброса с возможностью выполнения вычисления линии прямой видимости между источником огня и самолетом выполнить его с возможностью генерирования сигнала сброса как функции координат точки, в которой линия прямой видимости пересекается с решеткой географической базы данных, причем положение этой точки также определяется процессором. Следует отметить, что в системе по изобретению устройства определения местоположения самолета в заданный момент предпочтительно выполнить в виде устройств, имеющихся в составе навигационной системы самолета. Датчик для распознавания источника огня предпочтительно выполнить в виде датчика, чувствительного к окружающей температуре. В частности, указанный датчик может представлять собой инфракрасную камеру. Система по изобретению характеризуется также тем, что устройство вычисления траектории самолета связано с устройством индикации информации для пилота, накладываемой на картину внешнего ландшафта при использовании проекционного бортового индикатора, осуществляющего индикацию показаний на лобовом стекле самолета, и/или выводимой в виде символов при использовании дисплея, установленного в приборной доске. Целесообразно выполнить предложенную систему с учетом того, чтобы сигнал сброса воды подавался в виде акустического сигнала. Главным преимуществом изобретения является возможность его использования для всех типов рельефа земной поверхности и при любых погодных условиях, при этом предлагаемая система отличается простотой в использовании и экономичностью. Дополнительное преимущество изобретения заключается в том, что предложенная система позволяет экипажу самолета обойти скрытые дымом препятствия. Другие особенности и преимущества изобретения подробно раскрыты ниже в описании со ссылками на прилагаемые к нему чертежи, где: на фиг. 1 показан пожарный самолет, приближающийся к источнику огня; на фиг. 2 – принципиальная блок-схема одного из вариантов реализации предлагаемой в изобретении системы; на фиг. 3 – более подробная блок-схема с изображением отдельных элементов одного из вариантов реализации системы по изобретению. На фиг. 1 изображен пожарный самолет 1, снабженный предлагаемой системой и приближающийся к источнику 2 огня. В системе имеется по крайней мере один датчик распознавания источника огня, например внешний датчик, чувствительный к окружающей температуре. В качестве такого датчика можно использовать инфракрасную камеру, позволяющую регистрировать источник огня и точно позиционировать его по высоте и направлению относительно самолета, причем эти операции осуществляются наблюдателем и/или автоматической системой обработки сигнала. Самолет 1 имеет также устройства для определения своего положения, например, по высоте, широте и долготе, а также для ориентации. Для этой цели можно, например, использовать обычные навигационные системы. На фиг. 2 изображена принципиальная блок-схема одного из вариантов реализации системы, предлагаемой в настоящем изобретении. В состав этой системы входят по меньшей мере устройство 21 для определения положения самолета в любой заданный момент, датчик 22 для обнаружения источника огня, географическая база 23 данных и алгоритмическое вычислительное устройство 24, позволяющее, например, вычислять местоположение самолета, его курс, а также момент и направление сброса воды. Географическая база 23 данных фактически представляет собой базу земных ориентиров данной местности, заложенных в память базы в трехмерной решетке по широте, долготе, высоте. Положение самолета 1 и источника огня фиксируется в базе данных относительно упомянутой решетки. Эта операция выполняется, например, алгоритмическим вычислительным устройством 24. Это же устройство затем вычисляет, например, траекторию, позволяющую самолету осуществить наиболее безопасный подлет к цели и в требуемый момент и оптимальным образом сбросить свой запас воды. Это устройство позволяет решить, когда подать сигнал на сброс воды с учетом траектории полета самолета в условиях данного рельефа местности 3. Вычислительное устройство 24 предназначено, в частности, для преобразования сигналов девиации и наведения: – по известному положению самолета; – по известному направлению источника огня, определяемому по показаниям датчика 22, в качестве которого используется, например, инфракрасный датчик, по высоте и пеленгу относительно самолета; в том случае, если источник огня слишком велик, в систему обнаружения огня могут быть включены устройства для идентификации части источника пожара; – по данным географической базы 23, содержащей информацию о рельефе местности, которые позволяют более точно установить траекторию самолета в вертикальной и горизонтальной плоскостях; – по вычисленному положению источника огня в земной системе координат, найденному путем преобразования направления линии прямой видимости, задаваемого датчиком 22 во внутренней системе координат самолета, в земную систему координат, используя, во-первых, данные о положении самолета, а, во-вторых, точку пересечения линии прямой видимости с решеткой базы данных. По этим данным вычислительное устройство определяет идеальную траекторию самолета и тем самым команды, которые должен выполнять экипаж самолета. Вычисления для определения оптимальной процедуры сброса воды заключаются в обработке баллистических характеристик сбрасываемой воды с учетом положения самолета, его высоты и скорости, а также скорости ветра. При вычислении траектории ухода самолета с цели после сброса воды учитывается уменьшение его массы. На фиг. 3 в виде блок-схемы показан пример одного из вариантов реализации предлагаемой системы и ее отдельные блоки. Вычислительное устройство 21 для определения положения и ориентации самолета состоит из самолетных систем таких, как, приемник GPS (“Глобальная система местоопределения”) и IRS (“Инерциальная система координат”). Вычислительное устройство 24 для расчета оптимальной траектории состоит из процессора 31, обрабатывающего данные по местоположению источника огня, процессора 32, вычисляющего траекторию полета и выдающего управляющие команды экипажу, процессора 33 для определения сигнала на сброс воды и процессора 34 для вычисления траектории ухода самолета с цели после сброса воды. Эти отдельные процессоры могут быть объединены в один или несколько процессоров. Они могут быть также изготовлены на одном и том же полупроводниковом кристалле. Процессор 31, который обрабатывает данные по местоположению источника огня, связан с вычислительным устройством 21 для фиксации положения самолета, например с бортовой навигационной системой самолета, с датчиком 22 и географической базой 23 данных. Зная благодаря наличию устройства 21 положение самолета по отношению к данным базы 23 и направление на источник огня во внутренней системе координат самолета по данным датчика 22, процессор 31 может рассчитать положение источника огня по отношению к данным базы 23 и, следовательно, его точные географические координаты. Процессор 31 также связан с идентификационным устройством 35, используемым в том случае, когда источник огня слишком велик. Такая идентификация может быть выполнена оператором и/или получена путем автоматической обработки данных. Процессор 32, который вычисляет траекторию полета и выдает команды экипажу самолета, связан с самолетной системой 21, географической базой 23 данных и процессором 31. Этот процессор рассчитывает оптимальную траекторию полета как функцию положения самолета по отношению к положению источника огня, подлежащего тушению, используя информацию из базы данных для оптимального подлета к точке сброса воды, минуя возможные имеющиеся на местности препятствия. Процессор 33, вырабатывающий сигнал сброса воды, связан с процессором 32 и самолетным вычислительным устройством 21 и определяет момент сброса как функцию траектории и скорости самолета, его относительной и абсолютной высоты, а также скорости и направления ветра; для получения этой информации используются показания навигационной системы самолета или данные, получаемые с земли, а также другие сведения, необходимые для вычислений баллистики сбрасываемой воды, прежде всего сведения о ее массе. Генерирование сигнала сброса может быть определено также в зависимости от направления полета и вычислено, например, с помощью процессора 33. В этом случае сигнал сброса генерируется как функция положения точки, в которой линия прямой видимости пересекается с решеткой базы 23 данных и которая вычисляется процессором 33. С этой целью информация из базы данных передается в процессор 33. Сигнал сброса может быть выдан, например, и по окончании обратного счета. Процессор 33 связан также с устройством 36 для индикации позиционных данных на дисплее пилота. Это устройство 36 связано с процессорами 32, 33, 34 и служит для визуального или акустического воспроизведения рассчитанных с их помощью параметров. Полученный сигнал сброса может быть выдан пилоту визуально и/или акустически. При использовании визуального сигнала его можно вывести на проекционный бортовой индикатор 37, осуществляющий индикацию показаний на лобовом стекле самолета, и/или на дисплей 38 пилота, установленный в приборной доске (условно обозначенные на фиг. 3 соответственно как ПБИ и ДПД). Использование проекционного бортового индикатора дополнительно позволяет выдавать пилоту необходимые параметры наведения и сброса воды, наложив их на воспроизводимую аналогичным образом картину ландшафта. Процессор 34 расчета траектории отлета самолета после сброса связан с вычислительным устройством 21 самолета, географической базой 23 данных и процессором 33, вырабатывающим сигнал сброса. Искомая траектория отлета вычисляется, таким образом, как функция скорости самолета, особенностей рельефа согласно базе 23 данных и момента сброса воды. При этих вычислениях принимается во внимание уменьшение массы самолета после сброса воды. Процессоры 32 и 34 связаны также с устройством 36 индикации, отображающим информацию о положении на дисплее пилота. Различная информация, выдаваемая процессорами 32, 33, 34, может отображаться на лобовом стекле самолета в наложенном на картину ландшафта виде, если при этом использовать проекционный бортовой индикатор. Эти же данные могут быть выданы и в виде соответствующих символов при использовании дисплея, установленного в приборной доске. Предлагаемая система с использованием вышеупомянутых устройств вычисления траекторий предоставляет пилоту необходимую контрольную информацию для выполнения операций в условиях плохой видимости. Она может также выдавать информацию, необходимую для заполнения самолета водой для всех типов используемых с этой целью резервуаров. В приведенном выше описании речь шла о системе, используемой для сброса воды. Предлагаемая система, однако, может быть использована и в случае сброса любых веществ, предназначенных для тушения пожаров. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 31.01.2008
Извещение опубликовано: 20.07.2010 БИ: 20/2010
|
||||||||||||||||||||||||||
