RU2751365C1 - Method for implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and forests using airship - Google Patents

Method for implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and forests using airship Download PDF

Info

Publication number
RU2751365C1
RU2751365C1 RU2020137914A RU2020137914A RU2751365C1 RU 2751365 C1 RU2751365 C1 RU 2751365C1 RU 2020137914 A RU2020137914 A RU 2020137914A RU 2020137914 A RU2020137914 A RU 2020137914A RU 2751365 C1 RU2751365 C1 RU 2751365C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
airship
fire
farmland
container
nitrogen
Prior art date
Application number
RU2020137914A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Владимирович Белозеров
Алексей Николаевич Денисов
Олег Иванович Катин
Михаил Александрович Никулин
Владимир Валерьевич Белозеров
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Академия государственной противопожарной службы" (АГПС) МЧС РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный агарный университет Северного Зауралья" (ГАУСЗ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ), Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Академия государственной противопожарной службы" (АГПС) МЧС РФ, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный агарный университет Северного Зауралья" (ГАУСЗ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Priority to RU2020137914A priority Critical patent/RU2751365C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2751365C1 publication Critical patent/RU2751365C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64BLIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00Lighter-than-air aircraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/16Dropping or releasing powdered, liquid, or gaseous matter, e.g. for fire-fighting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: present invention relates to agriculture, in terms of the implementation of agrotechnologies of precision agriculture, which ensures food security, as well as to the field of fire and environmental safety and resource conservation of farmland, peatlands and forests, which are renewable natural resources. The proposed method for implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and woodlands using an airship consists in monitoring the state of farmland and woodlands, as well as performing these agricultural technologies in them, an airship equipped with appropriate devices, equipment and substances for these purposes is used, which patrols farmland, peat bogs, steppe and forest areas. And to extinguish the detected fires, a container membrane nitrogen station is used, which, releasing nitrogen from the surrounding air, supplies it under pressure to the fire zone through the container’s lower receiver-cooler-sprayer, which performs phlegmatization, inhibition and cooling of fire foci, by squeezing air out of the burning zone with a stream of cooled nitrogen, which is provided by Azarov’s vortex modules and Laval nozzles. At the same time, devices and equipment for agricultural technologies are located in the compartments of the pilot’s cabin, and the necessary substances – water for irrigation and/or fertilizers, including their supply devices, are in an auxiliary container attached to the carrier body and the cockpit of the mentioned airship.
EFFECT: invention provides a new method for fire protection in rural areas.
3 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, в части реализации агротехнологий точного земледелия, что обеспечивает продовольственную безопасность, а также к области пожарной и экологической безопасности и ресурсосбережению сельхозугодий, торфяников и лесных массивов, которые являются возобновляемыми природными ресурсами. The proposed invention relates to agriculture, in terms of the implementation of agricultural technologies of precision farming, which ensures food security, as well as to the field of fire and environmental safety and resource conservation of farmland, peatlands and forests, which are renewable natural resources.

В настоящее время мониторинг сельхозугодий, лесов и степных массивов осуществляется при помощи вертолетов, самолетов, спутников и даже простого обхода полей с измерительными приборами. Появившиеся в последние годы беспилотные летательные аппараты (БПЛА) начинают применяться в крупнейшей отрасли – сельскохозяйственной. Уже в 2016 году около 48% коммерческих БПЛА были задействованы в области сельского хозяйства, а по зарубежным прогнозам к 2026 году это показатель вырастет до 80%. Так, например, в Питтсбурге (США) компания Skycision активно использует БПЛА и инфракрасные технологии, как при диагностике заболеваний, так и для мониторинга вредителей сельскохозяйственных культур. Оператор БПЛА делает сотни и тысячи снимков в инфракрасном диапазоне, а затем создает подробную карту с фотографиями. Более того, инфракрасные датчики способны даже определять количество хлорофилла в растениях, а это маркер болезней – если хлорофилл снижен, то посевы поражены. В Китае БПЛА помогает китайским фермерам опрыскивать сорняки и выполнять работы с целью повышения урожайности, а нехватка рабочей силы в сельской местности рождает спрос на такие услуги. Сегодня компания DJI, которая находится в Шэньчжэне, уже контролирует около 70% мирового рынка коммерческих БПЛА, позиционируя свои дроны Agras MG-1 и Mavic 2 как промышленные, а на этот сегмент приходится более половины мирового рынка БПЛА (9 млрд долларов США). А в индийском штате Махараштра с конца прошлого года активно используют БПЛА для создания карт и орошения сельхозугодий с их помощью. Также в Индии в составе фирмы WeRobotics развиваются летающие лаборатории. Фермеры учатся прогнозировать урожай, своевременно принимать меры на раннем этапе распространения болезней, дистанционно зондировать, уточнять размеры участков, классифицировать сельскохозяйственные культуры, выполнять картирование, планировать сбор, или бороться с вредителями. Оснащение БПЛА, например, ультразвуковыми «отпугивателями» может защитить поля от птиц и грызунов, а распыление соответствующих химикатов – от других вредителей посевов. Применение инфракрасных камер и других инноваций упрощает и ускоряет переход к точному земледелию [Уханов Р.В. Дроны в сельском хозяйстве. Обзор мировых тенденций [Электронный ресурс] – URL: https://vc.ru/transport/72705-drony-v-selskom-hozyaystve-obzor-mirovyh-tendenciy (дата обращения - 07.07.2020) -1; Рубин Д.Т. Идеальный беспилотник для нужд сельского хозяйства [Электронный ресурс] URL: https://russiandrone.ru/experts_opinion/dmitriy-rubin-intervyu/ (дата обращения 06.07.2020) - 2].Currently, monitoring of farmland, forests and steppe areas is carried out using helicopters, airplanes, satellites, and even a simple bypass of fields with measuring instruments. Unmanned aerial vehicles (UAVs) that have appeared in recent years are beginning to be used in the largest industry - agriculture. Already in 2016, about 48% of commercial UAVs were used in the field of agriculture, and according to foreign forecasts, by 2026 this figure will grow to 80%. For example, in Pittsburgh (USA), Skycision is actively using UAVs and infrared technologies, both in the diagnosis of diseases and for monitoring pests of agricultural crops. The UAV operator takes hundreds and thousands of infrared images and then creates a detailed map with photographs. Moreover, infrared sensors are even able to determine the amount of chlorophyll in plants, and this is a marker of diseases - if chlorophyll is reduced, then the crops are affected. In China, UAVs are helping Chinese farmers spray weeds and perform work to increase yields, and labor shortages in rural areas are driving demand for such services. Today, Shenzhen-based DJI already controls about 70% of the global commercial UAV market, positioning its Agras MG-1 and Mavic 2 drones as industrial, and this segment accounts for more than half of the global UAV market (US $ 9 billion). And in the Indian state of Maharashtra, since the end of last year, UAVs have been actively used to create maps and irrigate farmland with their help. Also in India, flying laboratories are being developed as part of WeRobotics. Farmers learn to predict crops, take timely action at an early stage in the spread of disease, remotely probe, refine plot sizes, classify crops, map, plan harvesting, or pest control. Equipping UAVs, for example, with ultrasonic "scarers" can protect fields from birds and rodents, and spraying the appropriate chemicals from other crop pests. The use of infrared cameras and other innovations simplifies and accelerates the transition to precision farming [Ukhanov R.V. Drones in agriculture. Review of global trends [Electronic resource] - URL: https://vc.ru/transport/72705-drony-v-selskom-hozyaystve-obzor-mirovyh-tendenciy (date of access - 07.07.2020) -1; Rubin D.T. An ideal drone for the needs of agriculture [Electronic resource] URL: https://russiandrone.ru/experts_opinion/dmitriy-rubin-intervyu/ (date of treatment 07/06/2020) - 2].

В то же время «человеческий фактор» и климатические аномалии являются основными причинами пожаров на сельхозугодиях и в лесах. Реальные масштабы лесных пожаров как за рубежом, так и в России, а также размеры наносимого огнем ущерба до настоящего времени достоверно не установлены, так как регулярные наблюдения за лесными пожарами ведутся только в зоне активной охраны лесов, из-за ограниченности материальных и людских ресурсов [Топольский Н.Г., Белозеров В.В., Афанасьев Н.С. Противопожарная защита лесов России //Технологии техносферной безопасности.- 2010.- № 4(32).- 6с - 3; Цветков П. А., Буряк Л. В. Исследование природы пожаров в лесах Сибири //Сибирский лесной журнал.- 2014.- № 3, с. 25–42 - 4].At the same time, the "human factor" and climatic anomalies are the main causes of fires in farmland and forests. The real scale of forest fires both abroad and in Russia, as well as the amount of damage caused by fire has not been reliably established to date, since regular observations of forest fires are carried out only in the active forest protection zone, due to the limited material and human resources [ Topolsky N.G., Belozerov V.V., Afanasyev N.S. Fire protection of Russian forests // Technologies of technosphere safety.- 2010.- № 4 (32) .- 6s - 3; Tsvetkov P. A., Buryak L. V. Investigation of the nature of fires in the forests of Siberia // Siberian Forest Journal.- 2014.- № 3, p. 25–42 - 4].

Многие страны, такие как США, Канада, Австралия, Франция, для которых актуальна проблема лесных пожаров, имеют специальные авиационные пожарные формирования, и Россия - не исключение, так как пожарная техника на базе летательных аппаратов в России используется почти 90 лет: пробные полеты для мониторинга пожарной ситуации проводили на двухместных бипланах У-2 (ПО-2) с 1931 года [Совершенствование пожарных машин на базе летательных аппаратов [Электронный ресурс] / В. П. Перминов [и др.] // Пожарная охрана на службе государства: 1918-2018: сб. науч. тр. – Уфа: УГАТУ, 2018, с. 92-130 - 5]. Many countries, such as the USA, Canada, Australia, France, for which the problem of forest fires is urgent, have special aviation fire brigades, and Russia is no exception, since firefighting equipment based on aircraft in Russia has been used for almost 90 years: test flights for monitoring of the fire situation was carried out on two-seat biplanes U-2 (PO-2) since 1931 [Improvement of fire engines based on aircraft [Electronic resource] / V.P. Perminov [and others] // Fire protection in the service of the state: 1918 -2018: Sat. scientific. tr. - Ufa: USATU, 2018, p. 92-130-5].

В отличие от самолетов, у вертолетов МИ-8, Ка-32 и МИ-26 с водосливными устройствами (ВСУ), скорость транспортировки емкости с водой значительно ниже и при пожарах на небольших территориях или в горной местности это является принципиальным достоинством, так как при сливах на высоких скоростях, на высотах, превышающих 40–50 м от поверхности земли, сбрасываемая жидкость в результате набегающего потока воздуха разбивается до состояния аэрозолей и большая часть ее испаряется, не достигнув очага пожара [5, Григорьевская А.О., Иванов Н.В., Вишнёв А. В. Анализ использования авиации для тушения лесных пожаров //Решетневские чтения: сб. мат-лов XVIII Междунар. науч. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения акад. М. Ф. Решетнева /ч.1 – Красноярск: СибГАУ, 2014, с. 351-352 - 6].Unlike airplanes, helicopters MI-8, Ka-32 and MI-26 with spillways (APU), the transport speed of a container with water is much lower and in case of fires in small areas or in mountainous areas, this is a fundamental advantage, since plums at high speeds, at heights exceeding 40-50 m from the earth's surface, the discharged liquid as a result of the oncoming air flow breaks down to the state of aerosols and most of it evaporates without reaching the fire source [5, Grigorievskaya A.O., Ivanov N. V., Vishnev A.V. Analysis of the use of aviation for extinguishing forest fires // Reshetnevskie readings: collection of articles. materials XVIII Intern. scientific. conf., dedicated. To the 90th anniversary of the birth of Acad. M.F. Reshetneva / part 1 - Krasnoyarsk: SibGAU, 2014, p. 351-352-6].

Общим недостатком указанных способов и устройств является высокая стоимость, как самой техники, так и ее эксплуатации. В результате она может быть использована только централизованно в масштабах страны или в крупных регионах России. В то же время тушение лесных и степных пожаров водой при помощи авиации не только убыточно, но и не эффективно, так как самолетам и вертолетам постоянно приходиться заправляться водой, подлетать к месту пожара, выливать воду и улетать на заправку, за время которой пожар разгорается с новой силой [6, Кураков Ф. А. Технологии тушения ландшафтных пожаров как возможный научно-технологический приоритет РФ //Экономика науки.- 2017, т. 3, № 3, с. 214-226; DOI 10.22394/2410-132X-2017-3-3-214-226 - 7].A common disadvantage of these methods and devices is the high cost of both the equipment itself and its operation. As a result, it can only be used centrally across the country or in large regions of Russia. At the same time, extinguishing forest and steppe fires with water using aviation is not only unprofitable, but also ineffective, since airplanes and helicopters constantly have to refuel with water, fly up to the fire site, pour out water and fly away to refueling, during which the fire flares up from new force [6, Kurakov FA Technologies for extinguishing landscape fires as a possible scientific and technological priority of the Russian Federation // Economics of Science. - 2017, vol. 3, no. 3, p. 214-226; DOI 10.22394 / 2410-132X-2017-3-3-214-226-7].

Известен пожарный дирижабль [Биккужин Ф.Ф., Биккужина Э.Ф. Пожарный дирижабль //Патент РФ № 2250122, заявка 2003127963 от 03.09.2003, опубл. 20.04.2005, Бюл. № 11 - 8], снабженный системой термического балластирования, который отличается от известного тем, что для тушения пожара используют, по крайней мере, два дирижабля, один из которых, пожарный, стабилизируют над горящей территорией, другой, транспортировочный, используют, преимущественно, для доставки воды к пожарному дирижаблю, заправку пожарного дирижабля водой производят непосредственно в воздухе, при этом сброс воды с пожарного дирижабля осуществляют в виде дождя и/или пакетов с водой практически непрерывно.Known fire airship [Bikkuzhin F.F., Bikkuzhina E.F. Fire airship // RF Patent No. 2250122, application 2003127963 from 03.09.2003, publ. 20.04.2005, Bul. No. 11 - 8], equipped with a thermal ballasting system, which differs from the known one in that at least two airships are used to extinguish a fire, one of which, a fireman, is stabilized over the burning area, the other, a transport one, is used mainly for water delivery to the fire airship, refueling of the fire airship with water is carried out directly in the air, while the discharge of water from the fire airship is carried out in the form of rain and / or packets of water almost continuously.

Пикирующий пожарный дирижабль [Никулин. С.Э., Попов Н.Л., Шанин А.П. Дирижабль пожарный пикирующий //Патент РФ № 2573489, заявка № 2014143819 от 29.10.2014, опубл. 20.01.2016, Бюл. № 2 - 9] стал примером реализации аэростатических летательных аппаратов для тушения не только лесных пожаров, но и пожаров в высотных домах.Diving fire airship [Nikulin. S.E., Popov N.L., Shanin A.P. Fire diving airship // RF Patent No. 2573489, application No. 2014143819 dated October 29, 2014, publ. 01/20/2016, Bul. No. 2 - 9] became an example of the implementation of aerostatic aircraft for extinguishing not only forest fires, but also fires in high-rise buildings.

В последнее время и в России, и за рубежом появился новый класс гибридных летательных аппаратов, совмещающих в себе принципы дирижабля, самолета и вертолета: в России – «БАРС» и «Дельтоскан», в США – Р-791, в Англии – Skyship. В Китае Французская компания Flying Whales вместе с китайской государственной авиастроительной компанией General Aircraft Co., Ltd строят завод дирижаблей LCA60T с жесткой рамой и грузоподъемностью 60 тонн, наполняемый гелием, серийный выпуск которых запланирован на 2021 год [Краткий обзор проектов гибридных летательных аппаратов [Электронный ресурс] – URL: https://lenta.ru/articles/2013/11/16/ustol/ (дата обращения 06.03.2020) - 10]. Recently, both in Russia and abroad, a new class of hybrid aircraft has appeared, combining the principles of an airship, an airplane and a helicopter: in Russia - BARS and Deltoscan, in the USA - P-791, in England - Skyship. In China, the French company Flying Whales, together with the Chinese state aircraft company General Aircraft Co., Ltd, are building a plant for LCA60T rigid airships and a carrying capacity of 60 tons, filled with helium, the serial production of which is planned for 2021 [Brief overview of hybrid aircraft projects [Electronic resource ] - URL: https://lenta.ru/articles/2013/11/16/ustol/ (date of treatment 03/06/2020) - 10].

Таким образом, дирижабли являются мобильными и надежными авиасредствами при достаточно большой автономности, обладают высокой грузоподъемностью и весовой отдачей, универсальностью применения и низкой общей стоимостью, включающей и стоимость изготовления - в 10 раз ниже вертолетов, и эксплуатационные затраты - в 100 раз ниже. Однако все указанные летательные аппараты (самолеты, вертолеты, дирижабли) используют для тушения пожаров воду, которой, как правило, нет в степных и лесных массивах [3-9].Thus, airships are mobile and reliable aircraft with a sufficiently large autonomy, have a high carrying capacity and weight efficiency, versatility and low total cost, including the manufacturing cost - 10 times lower than helicopters, and operating costs - 100 times lower. However, all of these aircraft (airplanes, helicopters, airships) use water to extinguish fires, which, as a rule, is absent in the steppe and forest areas [3-9].

Следовательно, возникает идея оснастить необходимыми агротехническими и пожарно-техническими средствами дирижабль, который сможет решить все задачи точного земледелия и противопожарной защиты сельхозугодий и лесных массивов [Прус Ю.В., Битуев Б.Ж., Шаповалов В.М. Некоторые аспекты использования стратосферных дирижаблей в интересах обеспечения безопасности территорий //Технологии техносферной безопасности.- 2010.- № 1(29).- 10 с. – 11; Valery Belozerov, Mihail Nikulin and Nikolay Topolsky Nanotechnology for the suppression of fires in agricultural land and forests /XIII International Scientific and Practical Conference “State and Prospects for the Development of Agribusiness – INTERAGROMASH 2020” //E3S Web Conf., 175 (2020) 12007; DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017512007 - 12]. Поэтому в качестве прототипа выбран дирижабль с мембранной азотной станцией, который осуществляет мониторинг и тушение пожаров сельхозугодий, степных и лесных массивов атмосферным азотом, и остается дополнить указанный способ методами и средствами решения агротехнических задач, а также оптимизировать их [12].Consequently, an idea arises to equip an airship with the necessary agrotechnical and fire-technical means, which will be able to solve all the problems of precision farming and fire protection of farmland and woodlands [Prus Yu.V., Bituev B.Zh., Shapovalov V.M. Some aspects of the use of stratospheric airships in the interests of ensuring the safety of territories // Technologies of technosphere security. - 2010. - No. 1 (29). - 10 p. - eleven; Valery Belozerov, Mihail Nikulin and Nikolay Topolsky Nanotechnology for the suppression of fires in agricultural land and forests / XIII International Scientific and Practical Conference “State and Prospects for the Development of Agribusiness - INTERAGROMASH 2020” // E3S Web Conf., 175 (2020) 12007; DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017512007-12]. Therefore, an airship with a membrane nitrogen station was chosen as a prototype, which monitors and extinguishes farmland, steppe and forest fires with atmospheric nitrogen, and it remains to supplement this method with methods and means for solving agrotechnical problems, as well as optimize them [12].

В этом случае контейнер азотной мембранной установки (АМУ) и вспомогательный контейнер для агротехнологий являются «1-м этажом» комплекса жесткой подвески, которые в силу своих массогабаритных характеристик (габариты контейнерной АМУ - 6,0×2,5×3,6 м, масса - 11500 кг; габариты контейнера для агротехнологий такие же, а максимальная масса до 22000 кг) заменяют необходимые «причальные устройства», а на «2-м этаже» монтируется кабина пилота с необходимыми отсеками (фиг.1), для реализации технологических и вспомогательных функций [12].In this case, the container for the nitrogen membrane unit (AMU) and the auxiliary container for agricultural technologies are the "1st floor" of the rigid suspension complex, which, due to their weight and size characteristics (dimensions of the container AMU - 6.0 × 2.5 × 3.6 m, weight - 11,500 kg; the dimensions of the container for agricultural technologies are the same, and the maximum weight is up to 22,000 kg) replace the necessary "mooring devices", and on the "2nd floor" a pilot's cabin with the necessary auxiliary functions [12].

Таким образом, техническими результатами заявляемого способа являются:Thus, the technical results of the proposed method are:

во-первых, возможность оснащения дирижаблей аппаратурой диагностики, реализующей прецизионный мониторинг окружающей среды и подстилающей поверхности, которую невозможно поставить на БПЛА, и трудно адаптировать в бортовые варианты для вертолетов и самолетов; firstly, the possibility of equipping airships with diagnostic equipment that implements precision monitoring of the environment and underlying surface, which cannot be installed on UAVs and is difficult to adapt to onboard versions for helicopters and airplanes;

во-вторых, экономичность передвижения и простота «зависания и приземления» дирижабля по необходимости при патрулировании по маршруту, в т.ч. без применения «причальных строительных конструкций», включая полив, распыление удобрений и химикатов защиты, а также пожаротушение;secondly, the economy of movement and the simplicity of "hovering and landing" of the airship if necessary when patrolling along the route, incl. without the use of "mooring structures", including irrigation, spraying of fertilizers and protection chemicals, and fire extinguishing;

в-третьих, реализуемость безопасного и удобного (без парашютного) «десантирования» агроспециалистов и/или пожарных-спасателей с необходимыми техническими средствами в любом месте маршрута патрулирования дирижабля, что невозможно не только для БПЛА, но и для самолетов, а также для всех вертолетов, кроме МИ-26,thirdly, the feasibility of safe and convenient (without parachute) "landing" of agricultural specialists and / or firefighters-rescuers with the necessary technical means at any point of the airship patrol route, which is impossible not only for UAVs, but also for aircraft, as well as for all helicopters , except for MI-26,

в-четвертых, возможность круглосуточного патрулирования и реагирования на чрезвычайные ситуации по оптимальным маршрутам территорий всех регионов России, включая горные районы, что недоступно ни существующим средствам, ни отдельными службам (МЧС, Рослес, Агропром) из-за ограниченности материальных и людских ресурсов,fourthly, the possibility of round-the-clock patrolling and response to emergencies along the optimal routes of the territories of all regions of Russia, including mountainous regions, which is inaccessible neither to existing means, nor to individual services (Ministry of Emergency Situations, Rosles, Agroprom) due to limited material and human resources,

в-пятых, точность и эффективность в создании и ведении, в т.ч. в реальном масштабе времени, единой базы данных сельхозугодий, степных и лесных массивов для всех служб и Администраций регионов России (МЧС, Рослес, Агропром и др.),fifth, accuracy and efficiency in the creation and maintenance, incl. in real time, a unified database of farmland, steppe and forest areas for all services and Administrations of the regions of Russia (Ministry of Emergency Situations, Rosles, Agroprom, etc.),

в-шестых, сокращение затрат на тушение пожаров сельхозугодий, степных и лесных пожаров и ущерба от них, и осуществление регулярного наблюдения за степными и лесными массивами не только в зонах их активной охраны, в т.ч. за сельхозугодиями, но и выполнение на них агротехнологий точного земледелия,sixth, reducing the cost of extinguishing farmland fires, steppe and forest fires and damage from them, and carrying out regular monitoring of steppe and forest areas not only in their active protection zones, incl. for farmland, but also the implementation of agricultural technologies of precision farming on them,

в-седьмых, эмерджентность такой синергетической системы для России, обеспечивающей и пожарную, и продовольственную безопасность.seventh, the emergence of such a synergistic system for Russia, ensuring both fire and food security.

Краткое описание чертежей Brief Description of Drawings

На чертеже показана общая схема способа.The drawing shows a general scheme of the method.

Сущность способа реализации агротехнологий и противопожарной защиты сельхозугодий и лесных массивов с помощью дирижабля заключается в том, что пожарный дирижабль, использующий контейнерную мембранную азотную станцию для тушения обнаруженных пожаров, которая, выделяя из окружающего воздуха азот, подает его под давлением в зону горения через нижний ресивер-охладитель-распылитель контейнера, выполняющий флегматизацию, ингибирование и охлаждение очагов пожара, путем выдавливания воздуха из зоны горения потоком охлажденного азота, что обеспечивается вихревыми модулями Азарова и соплами Лаваля. Помимо обнаружения загораний, осуществляет мониторинг сельхозугодий, торфяников, степных и лесных массивов с помощью приборов и оборудования для агротехнологий, которые располагаются в отсеках кабины пилота, а необходимые для применения вещества – вода для полива и/или удобрения для земледелия, включая устройства их подачи – во вспомогательном контейнере, закрепленном к несущему корпусу и кабине пилота упомянутого дирижабля, и отличается тем, что, благодаря весу и конструкции стандартных контейнеров с указанным оборудованием, это обеспечивает приземление и стоянку дирижабля без причальных конструкций, а в случае необходимости во вспомогательном контейнере, закрепленном к несущему корпусу и кабине пилота упомянутого дирижабля, располагают специальную технику с пожарными-спасателями и/или агроспециалистами, легко десантируемые в требуемое место, для организации противопожарной обороны и/или выполнения агротехнологий точного земледелия.The essence of the method for the implementation of agricultural technologies and fire protection of farmland and woodlands using an airship is that a fire airship using a container membrane nitrogen station to extinguish detected fires, which, by releasing nitrogen from the surrounding air, feeds it under pressure into the combustion zone through the lower receiver -cooler-spray of the container, performing phlegmatization, inhibition and cooling of fire centers by squeezing out air from the combustion zone with a stream of cooled nitrogen, which is provided by Azarov vortex modules and Laval nozzles. In addition to detecting fires, it monitors farmland, peatlands, steppe and forest areas using instruments and equipment for agricultural technologies, which are located in the compartments of the pilot's cockpit, and the substances necessary for the use - water for irrigation and / or fertilizer for agriculture, including their supply devices - in an auxiliary container fixed to the main body and cockpit of the aforementioned airship, and differs in that, due to the weight and design of standard containers with the specified equipment, this provides landing and parking of the airship without mooring structures, and, if necessary, in an auxiliary container attached to the supporting body and the pilot's cabin of the aforementioned airship are equipped with special equipment with rescue firefighters and / or agricultural specialists, who can be easily dropped into the required place for organizing fire protection and / or performing agricultural technologies of precision farming.

Если в процессе круглосуточного патрулирования дирижабля, в т.ч. при интенсивном расходе горючего контейнерной мембранной азотной станцией при тушении пожаров, необходима заправка топливом, то дозаправку можно осуществить в воздухе с помощью транспортного дирижабля, либо с помощью вертолета, не останавливая процесса тушения пожара и/или патрулирования по маршруту [8].If during the round-the-clock patrol of the airship, incl. if the container membrane nitrogen station consumes intensive fuel when extinguishing fires, refueling is necessary, then refueling can be carried out in the air using a transport airship, or using a helicopter, without stopping the process of extinguishing the fire and / or patrolling along the route [8].

Принимая во внимание, что эксплуатационные затраты на передвижение дирижабля и его зависание над любым местом региона охраны и/или точного земледелия на несколько порядков ниже затрат других авиационных средств [1-7], а азотная мембранная станция является «бесконечным источником огнетушащего состава» из атмосферы [3, Ворошилов И.В., Мальцев Г.И., Кошаков А.Ю. Генератор азота - патент РФ на изобретение № 2450857, заявка 2010135472 от 24.08.2010, опубл. 20.05.2012, Бюл. № 14 - 13; Ворошилов И.В. и др. Передвижные азотные компрессорные станции ТГА – оперативное обеспечение труднодоступных объектов сжатым азотом //Бурение и нефть.-2012.- №5, 2012, с.64-65 - 14], что не требует доставки к очагу пожара воды или других огнетушащих средств, реализация заявляемых технических результатов создает не только возможный научно-технологический приоритет РФ в технологии тушения ландшафтных пожаров [7], но и обладает неконкурируемым качеством, за счет предлагаемой интеграции способов.Taking into account that the operating costs for the movement of the airship and its hovering over any place of the region of protection and / or precision farming are several orders of magnitude lower than the costs of other aircraft [1-7], and the nitrogen membrane station is an "endless source of fire extinguishing composition" from the atmosphere [3, Voroshilov IV, Maltsev GI, Koshakov A.Yu. Nitrogen generator - RF patent for invention No. 2450857, application 2010135472 dated 08.24.2010, publ. 05/20/2012, Bul. No. 14 - 13; Voroshilov I.V. and others. Mobile nitrogen compressor stations TGA - operational provision of hard-to-reach objects with compressed nitrogen // Drilling and oil.-2012.- №5, 2012, pp. 64-65-14], which does not require the delivery of water or other fire extinguishing agents to the fire site means, the implementation of the claimed technical results creates not only a possible scientific and technological priority of the Russian Federation in the technology of extinguishing landscape fires [7], but also has an uncompetitive quality due to the proposed integration of methods.

Список использованных источников информацииList of sources of information used

1. Уханов Р.В. Дроны в сельском хозяйстве. Обзор мировых тенденций [Электронный ресурс] – URL: https://vc.ru/transport/72705-drony-v-selskom-hozyaystve-obzor-mirovyh-tendenciy (дата обращения - 07.07.2020).1. Ukhanov R.V. Drones in agriculture. Review of global trends [Electronic resource] - URL: https://vc.ru/transport/72705-drony-v-selskom-hozyaystve-obzor-mirovyh-tendenciy (date of access - 07.07.2020).

2. Рубин Д.Т. Идеальный беспилотник для нужд сельского хозяйства [Электронный ресурс] URL: https://russiandrone.ru/experts_opinion/dmitriy-rubin-intervyu/ (дата обращения 06.07.2020).2. Rubin D.T. An ideal drone for the needs of agriculture [Electronic resource] URL: https://russiandrone.ru/experts_opinion/dmitriy-rubin-intervyu/ (date of treatment 07/06/2020).

3. Топольский Н.Г., Белозеров В.В., Афанасьев Н.С. Противопожарная защита лесов России //Технологии техносферной безопасности.- 2010.- № 4(32).- 6с. 3. Topolsky NG, Belozerov VV, Afanasyev NS. Fire protection of Russian forests // Technologies of technosphere safety.- 2010.- № 4 (32) .- 6s.

4. Цветков П. А., Буряк Л. В. Исследование природы пожаров в лесах Сибири //Сибирский лесной журнал.- 2014.- № 3. С. 25–42.4. Tsvetkov P. A., Buryak L. V. Study of the nature of fires in the forests of Siberia // Siberian Forest Journal.- 2014.- No. 3. P. 25–42.

5. Совершенствование пожарных машин на базе летательных аппаратов [Электронный ресурс] / В. П. Перминов [и др.] // Пожарная охрана на службе государства: 1918-2018: сб. науч. тр. – Уфа: УГАТУ, 2018 С. 92-130.5. Improvement of fire engines based on aircraft [Electronic resource] / VP Perminov [and others] // Fire protection in the service of the state: 1918-2018: collection of works. scientific. tr. - Ufa: USATU, 2018 S. 92-130.

6. Григорьевская А.О., Иванов Н.В., Вишнёв А. В. Анализ использования авиации для тушения лесных пожаров //Решетневские чтения: сб. мат-лов XVIII Междунар. науч. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения акад. М. Ф. Решетнева /ч.1 – Красноярск: СибГАУ, 2014, с. 351-352.6. Grigorievskaya AO, Ivanov NV, Vishnev AV Analysis of the use of aviation for extinguishing forest fires // Reshetnevskie readings: collection of articles. materials XVIII Intern. scientific. conf., dedicated. To the 90th anniversary of the birth of Acad. M.F. Reshetneva / part 1 - Krasnoyarsk: SibGAU, 2014, p. 351-352.

7. Кураков Ф. А. Технологии тушения ландшафтных пожаров как возможный научно-технологический приоритет РФ //Экономика науки.- 2017, т. 3, № 3, с. 214-226; DOI 10.22394/2410-132X-2017-3-3-214-226.7. Kurakov FA Technologies for extinguishing landscape fires as a possible scientific and technological priority of the Russian Federation // Economics of Science. - 2017, vol. 3, no. 3, p. 214-226; DOI 10.22394 / 2410-132X-2017-3-3-214-226.

8. Биккужин Ф.Ф., Биккужина Э.Ф. Пожарный дирижабль //Патент РФ № 2250122, заявка 2003127963 от 03.09.2003, опубл. 20.04.2005, Бюл. № 11.8. Bikkuzhin F.F., Bikkuzhina E.F. Fire airship // RF Patent No. 2250122, application 2003127963 from 03.09.2003, publ. 20.04.2005, Bul. No. 11.

9. Никулин. С.Э., Попов Н.Л., Шанин А.П. Дирижабль пожарный пикирующий //Патент РФ № 2573489, заявка № 2014143819 от 29.10.2014, опубл. 20.01.2016, Бюл. № 2.9. Nikulin. S.E., Popov N.L., Shanin A.P. Fire diving airship // RF Patent No. 2573489, application No. 2014143819 dated October 29, 2014, publ. 01/20/2016, Bul. No. 2.

10. Краткий обзор проектов гибридных летательных аппаратов [Электронный ресурс] – URL: https://lenta.ru/articles/2013/11/16/ustol/ (дата обращения 06.03.2020).10. A brief overview of projects of hybrid aircraft [Electronic resource] - URL: https://lenta.ru/articles/2013/11/16/ustol/ (date of treatment 03/06/2020).

11. Прус Ю.В., Битуев Б.Ж., Шаповалов В.М. Некоторые аспекты использования стратосферных дирижаблей в интересах обеспечения безопасности территорий //Технологии техносферной безопасности.- 2010.- № 1(29).- 10 с.11. Prus Yu.V., Bituev B.Zh., Shapovalov V.M. Some aspects of the use of stratospheric airships in the interests of ensuring the safety of territories // Technologies of technosphere security. - 2010. - No. 1 (29). - 10 p.

12. Valery Belozerov, Mihail Nikulin and Nikolay Topolsky Nanotechnology for the suppression of fires in agricultural land and forests /XIII International Scientific and Practical Conference “State and Prospects for the Development of Agribusiness – INTERAGROMASH 2020” //E3S Web Conf., 175 (2020) 12007; DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017512007.12. Valery Belozerov, Mihail Nikulin and Nikolay Topolsky Nanotechnology for the suppression of fires in agricultural land and forests / XIII International Scientific and Practical Conference “State and Prospects for the Development of Agribusiness - INTERAGROMASH 2020” // E3S Web Conf., 175 ( 2020) 12007; DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202017512007.

13. Ворошилов И.В., Мальцев Г.И., Кошаков А.Ю. Генератор азота - патент РФ на изобретение № 2450857, заявка 2010135472 от 24.08.2010, опубл. 20.05.2012, Бюл. № 14.13. Voroshilov I.V., Maltsev G.I., Koshakov A.Yu. Nitrogen generator - RF patent for invention No. 2450857, application 2010135472 dated 08.24.2010, publ. 05/20/2012, Bul. No. 14.

14. Ворошилов И.В. и др. Передвижные азотные компрессорные станции ТГА – оперативное обеспечение труднодоступных объектов сжатым азотом //Бурение и нефть.-2012.- №5, 2012, с.64-65.14. Voroshilov I.V. etc. Mobile nitrogen compressor stations TGA - operational provision of hard-to-reach objects with compressed nitrogen // Drilling and oil.-2012.- №5, 2012, pp. 64-65.

Claims (3)

1. Способ реализации агротехнологий и противопожарной защиты сельхозугодий и лесных массивов с помощью дирижабля, заключающийся в том, что дирижабль, использующий контейнерную мембранную азотную станцию для тушения обнаруженных пожаров, которая, выделяя из окружающего воздуха азот, подает его под давлением в зону горения через нижний ресивер-охладитель-распылитель контейнера, выполняющий флегматизацию, ингибирование и охлаждение очагов пожара, путем выдавливания воздуха из зоны горения потоком охлажденного азота, что обеспечивается вихревыми модулями Азарова и соплами Лаваля, при этом обнаружение загораний и мониторинг сельхозугодий, торфяников, степных и лесных массивов осуществляют с помощью приборов и оборудования для агротехнологий, которые располагаются в отсеках кабины пилота, а необходимые для применения вещества – вода для полива, удобрения для земледелия, включая устройства их подачи – во вспомогательном контейнере, закрепленном к несущему корпусу и кабине пилота дирижабля.1. A method of implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and woodlands using an airship, which consists in the fact that an airship using a container membrane nitrogen station to extinguish detected fires, which, by releasing nitrogen from the ambient air, supplies it under pressure to the combustion zone through the lower receiver-cooler-sprayer of the container, performing phlegmatization, inhibition and cooling of fire centers by squeezing out air from the combustion zone with a stream of cooled nitrogen, which is provided by Azarov vortex modules and Laval nozzles, while detecting fires and monitoring farmland, peatlands, steppe and forest areas is carried out with the help of instruments and equipment for agricultural technologies, which are located in the compartments of the pilot's cabin, and the substances necessary for the application - water for irrigation, fertilizers for agriculture, including their supply devices - in an auxiliary container attached to the carrier body and the pilot's cabin of the airship. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контейнерная мембранная азотная станция закреплена к несущему корпусу, кабине пилота и к вспомогательному контейнеру упомянутого дирижабля, что, благодаря весу и конструкции стандартных контейнеров с указанным оборудованием, обеспечивает приземление и стоянку дирижабля без причальных конструкций.2. The method according to claim 1, characterized in that the container membrane nitrogen station is fixed to the supporting body, the pilot's cabin and to the auxiliary container of the said airship, which, due to the weight and design of standard containers with the specified equipment, ensures the landing and parking of the airship without mooring structures ... 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что во вспомогательном контейнере, закрепленном к несущему корпусу и кабине пилота упомянутого дирижабля, располагают специальную технику с пожарными-спасателями и/или агроспециалистами, десантируемыми в требуемое место, для организации противопожарной обороны и/или выполнения агротехнологий точного земледелия.3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that in the auxiliary container, fixed to the main body and the pilot's cabin of the said airship, there is a special technique with firefighters-rescuers and / or agricultural specialists, who are dropped into the required place, for organizing fire protection and / or performing agricultural technologies of precision farming ...
RU2020137914A 2020-11-19 2020-11-19 Method for implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and forests using airship RU2751365C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137914A RU2751365C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Method for implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and forests using airship

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137914A RU2751365C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Method for implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and forests using airship

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2751365C1 true RU2751365C1 (en) 2021-07-13

Family

ID=77019737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137914A RU2751365C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Method for implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and forests using airship

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751365C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814299C1 (en) * 2022-12-27 2024-02-28 Общество с ограниченной ответственностью "Краснодарский Компрессорный Завод" Agro-fire-fighting harvester-dirigible

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2468501A1 (en) * 1979-10-08 1981-05-08 Vaschalde Andre Fire control jet-powered dirigible - has balloon support and shuttered wings positioned above cockpit with fuel tanks and cargo space
US20020121382A1 (en) * 2001-03-02 2002-09-05 Fima Raoul G. Lighter-than-air water dispensing airship for fire control
RU2250122C1 (en) * 2003-09-03 2005-04-20 Биккужин Фарит Фасхитдинович Fire airship
RU2011113234A (en) * 2011-04-07 2012-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Иркутский научно-исследовательский институт лесной промышленности" (RU) FIRE AIRCRAFT FOR FOREST COMPLEX
CN111068205A (en) * 2020-01-10 2020-04-28 林振辉 Intelligent fire-fighting airship

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2468501A1 (en) * 1979-10-08 1981-05-08 Vaschalde Andre Fire control jet-powered dirigible - has balloon support and shuttered wings positioned above cockpit with fuel tanks and cargo space
US20020121382A1 (en) * 2001-03-02 2002-09-05 Fima Raoul G. Lighter-than-air water dispensing airship for fire control
RU2250122C1 (en) * 2003-09-03 2005-04-20 Биккужин Фарит Фасхитдинович Fire airship
RU2011113234A (en) * 2011-04-07 2012-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Иркутский научно-исследовательский институт лесной промышленности" (RU) FIRE AIRCRAFT FOR FOREST COMPLEX
CN111068205A (en) * 2020-01-10 2020-04-28 林振辉 Intelligent fire-fighting airship

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814299C1 (en) * 2022-12-27 2024-02-28 Общество с ограниченной ответственностью "Краснодарский Компрессорный Завод" Agro-fire-fighting harvester-dirigible

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3005965C (en) System and method for payload dispersion using uavs
CA2594783C (en) Method for acting on forest fires, pests or atmospheric phenomena from the air
US6769493B1 (en) Liquid dispensing lighter-than-air airship system
RU2342284C2 (en) Complex for aviation chemical works
Giles et al. Performance results, economic viability and outlook for remotely piloted aircraft for agricultural spraying.
RU2751365C1 (en) Method for implementing agricultural technologies and fire protection of farmland and forests using airship
Shenghui et al. CFD models and verification of the downwash airflow of an eight-rotor UAV
Belozerov et al. Integration of fire protection of farmland, steppe and forest tracts with agrotechnical processes of their treatment with the help of airships
CN201030944Y (en) Light seed-prohibiting drug-spading unmanned observation plane
Zhao et al. Design configuration and technical application of rotary-wing unmanned aerial vehicles
Aleksandrovich APPLICATION OF INNOVATIVE AGRO-FIRE TECHNOLOGIES IN AGRICULTURE AND FORESTRY
Awange et al. Unmanned aircraft vehicles
Katin et al. Advantages of using an Agro-fire Airship for solving problems of Agriculture and Fire Protection
DE102020114605B4 (en) Fluid transport and distribution system
RU2766070C2 (en) Method of detecting and extinguishing farmland, steppe and forest fires with atmospheric nitrogen
Prakash et al. Design, development and analysis of air mycoflora using fixed wing unmanned aerial vehicle (UAV)
LT6953B (en) Method of delivery of liquid by ejecting continuous jet and system for implementing said method
Akesson et al. Research and development of chemical distribution equipment for agricultural aircraft in California
CN202196331U (en) Digital positioning landing control device
Tranchitella et al. Using tactical unmanned aerial systems to monitor and map wildfires
Jacob et al. Solar Balloon Development for High Altitude Observations
Vladimirovich et al. ABOUT REENGINEERING OF AGRICULTURE AND FORESTRY
CN106823402A (en) A kind of special forest extinguishing model aircraft of teenager's defence education
Roberts Drones et basses couches de l’atmosphère
Constantinescu UAVs use for the support of emergency response teams specific missions