عند شراء طائرات بدون طيار لمكافحة الحرائق، هل يقدم الموردون وحدة لإسقاط إمدادات الإنقاذ جواً؟

عندما نصمم أنظمة التحكم في الطيران، نرى مدى أهمية كل ثانية أثناء عملية الإنقاذ. أنظمة التحكم في الطيران ¹ يحتاج رجال الإطفاء إلى أدوات تقوم بأكثر من مجرد مراقبة ألسنة اللهب من الأعلى؛ فهم بحاجة إلى حلول فعالة.

نعم، يوفر معظم موردي الطائرات بدون طيار الصناعية الحديثة وحدات مخصصة لإسقاط إمدادات الإنقاذ جواً. يتم توصيل هذه الأنظمة عبر منافذ قياسية وتسمح للطيارين بإطلاق المستلزمات الطبية أو سترات النجاة أو أجهزة الاتصال اللاسلكية عن بُعد مباشرةً من خلال واجهة وحدة التحكم في الطيران.

قبل الاستثمار في الأسطول، يجب أن تفهم القدرات المحددة لأنظمة الإسقاط هذه قبل الاستثمار في الأسطول.

ما هو الحد الأقصى لوزن الحمولة التي يمكنني حملها مع وحدة الإنزال الجوي للإنقاذ؟

غالباً ما يناقش مهندسونا التوازن بين قوة الرفع ووقت الطيران. تستنزف الأحمال الثقيلة البطاريات بسرعة، مما يترك الطيارين أمام خيارات صعبة أثناء المهام الحرجة.

تتراوح أوزان الحمولة القصوى عادةً من 3 كيلوغرامات للمروحيات الرباعية القياسية إلى أكثر من 50 كيلوغراماً للمروحيات السداسية ذات الحمولة الثقيلة. ومع ذلك، فإن حمل الوزن الأقصى يقلل بشكل كبير من قدرة التحمل أثناء الطيران، وغالباً ما يقلل من إجمالي وقت الطيران بأكثر من النصف مقارنة بالرحلات الجوية غير المحملة.

إن فهم قدرة الحمولة الصافية هو العامل الأكثر أهمية عند اختيار طائرة بدون طيار لمكافحة الحرائق. في منشأة الاختبار الخاصة بنا، نقوم بتصنيف الطائرات بدون طيار بناءً على قدرتها على الرفع، ولكن يجب أن يدرك المشترون أن "الوزن الأقصى" ليس هو نفسه "الوزن التشغيلي". قد ترفع الطائرة بدون طيار 50 كجم من الناحية الفنية، ولكن إذا استنزفت البطارية في خمس دقائق، فإنها تكون عديمة الفائدة لمهمة إنقاذ تقع على بعد ثلاثة أميال. مهمة الإنقاذ ²

فيزياء الرفع الثقيل

عند إضافة وحدة إنزال هوائي ثقيلة، يجب أن تعمل محركات الطائرة بدون طيار بجهد أكبر للحفاظ على التحليق. وهذا يولد مزيداً من الحرارة ويستهلك طاقة كهربائية بمعدل أعلى بكثير. بالنسبة للسيناريوهات القياسية لمكافحة الحرائق، نوصي عادةً بحمولة "النقطة المثالية". وهذا يسمح بوقت طيران كافٍ للوصول إلى الهدف، والتحليق بدقة والعودة بأمان.

على سبيل المثال، يمكن لطائرة بدون طيار من الفئة المتوسطة أن تحمل حمولة تزن 5 كجم تتكون من مجموعة إسعافات أولية وجهاز لاسلكي. مجموعة الإسعافات الأولية ³ هذا الوزن يمكن التحكم فيه ويسمح برحلة مستقرة. إذا دفعت الحد الأقصى إلى 10 كجم على نفس الإطار، تصبح الطائرة بدون طيار بطيئة. فهي تحارب القصور الذاتي. وهذا يجعل من الصعب التوقف أو الانعطاف بسرعة، وهو أمر خطير في مناطق النار المضطربة.

تقنية البطارية وزمن الطيران

يحدد نوع البطارية المدة التي يمكنك تحمل هذه الأحمال. فبطاريات الليثيوم بوليمر الليثيوم ذات الجهد العالي قياسية، لكن جهدها يتدنى تحت الحمل الثقيل. بطاريات الليثيوم بوليمر ⁴ فيما يلي تفصيل لكيفية تأثير أوزان الحمولة المختلفة على قدرة تحمّل الطيران لطائرة صناعية نموذجية بدون طيار تعمل بالحريق الصناعي.

اعتبارات الاستقرار

يؤدي حمل حمولة ثقيلة إلى تغيير مركز الثقل. مركز الجاذبية ⁵ في حالة تأرجح الحمولة، يجب على وحدة التحكم في الطيران أن تعوض بشكل مفرط. لهذا السبب ننصح بتأمين الأحمال بإحكام. يمكن أن تؤدي الحمولة المتغيرة إلى إرباك المستشعرات، مما يؤدي إلى رحلة غير مستقرة. عند اختيار الوحدة، تأكد من أنها مصنفة لفئة الوزن المحددة لإطار الطائرة بدون طيار لتجنب احتراق المحرك.

هل يمكنني تخصيص تصميم آلية التحرير لمعدات طوارئ محددة؟

كثيرًا ما يسأل العملاء فريق البحث والتطوير لدينا عما إذا كان جهاز لاسلكي معين أو كرة إطفاء حريق معينة تناسب طائراتنا بدون طيار. نادراً ما تناسب الخطافات القياسية كل أداة إنقاذ فريدة من نوعها بشكل مثالي دون تعديل.

نعم، التخصيص ممكن من خلال حزم SDK المفتوحة ومنافذ التركيب المعيارية. يمكن للمصنعين تصميم أقواس متخصصة أو صناديق تحرير متعددة المراحل أو محولات مطبوعة ثلاثية الأبعاد لحمل وإسقاط العناصر الفريدة مثل أجهزة إزالة الرجفان الخارجي الآلية أو أجهزة التعويم ذات الشكل الغريب.

إن حقيقة تصنيع الطائرات الصناعية بدون طيار الصناعية هي أنه لا توجد إدارتا إطفاء لديهما نفس الاحتياجات بالضبط. قد تحتاج إحدى الإدارتين إلى إسقاط طفاية حريق أسطوانية دقيقة بينما تحتاج إدارة أخرى إلى إسقاط حقيبة ناعمة وضخمة من سترات النجاة. غالباً ما يكون "خطاف عالمي" واحد غير كافٍ.

الاستفادة من البنية المفتوحة

تتميز معظم الطائرات بدون طيار الاحترافية لمكافحة الحرائق الآن بـ "بنية مفتوحة"." بنية مفتوحة ⁶ وهذا يعني أن واجهة الأجهزة (حيث تقوم بتوصيل الملحق) وبروتوكول الاتصال البرمجي متاحان للمطورين. غالباً ما نعمل مع الموزعين الذين يرغبون في تطوير حاوية خاصة. وباستخدام مجموعة أدوات تطوير البرمجيات الخاصة بالحمولة (PSDK) الخاصة بالطائرة بدون طيار، يمكننا برمجة الطائرة بدون طيار للتعرف على جهاز جديد. مجموعة تطوير البرمجيات SDK ⁷ يتيح ذلك للطيار رؤية حالة صندوق الإسقاط المخصص - مفتوح، أو مغلق، أو محشور - على شاشة جهاز التحكم عن بُعد مباشرةً.

حلول هندسية مخصصة

إذا لم تتمكن من العثور على وحدة جاهزة، يمكننا تعديل التصميمات الحالية. على سبيل المثال، قد لا يكون خطاف المؤازرة القياسي قويًا بما يكفي لمولد 20 كجم. في هذه الحالة، سنقوم بتصنيع مزلاج من الألومنيوم المقوى.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من طلبات التخصيص التي نتعامل معها:

1. تكييف الشكل: إنشاء "مهد" يناسب العنصر المحدد حتى لا يتمايل أثناء الطيران.
2. منطق الإصدار: برمجة تسلسل الإسقاط المتعدد. على سبيل المثال: إسقاط ثلاث سترات نجاة في ثلاثة مواقع مختلفة بدلاً من إسقاطها دفعة واحدة.
3. الحماية: بناء صناديق محمية بالحرارة للإلكترونيات الحساسة التي تحتاج إلى إسقاطها بالقرب من المناطق ذات الحرارة العالية.

مقارنة آليات الإطلاق

يعتمد اختيار الآلية المناسبة على ما تقوم بإسقاطه. فيما يلي مقارنة بين خيارات التخصيص الشائعة المتاحة في السوق.

نوصي دائماً باختبار الحفارات المخصصة في بيئة خاضعة للرقابة. قد ينحشر المزلاج المخصص سيئ التصميم، مما يجعل الطائرة بدون طيار تحمل وزناً خطيراً لا يمكنها التخلص منه.

كيف يمكنني ضمان دقة الإسقاط عند تشغيل الطائرة بدون طيار عن بُعد؟

يؤدي فقدان منطقة الهبوط في الرياح العاتية إلى إهدار المؤن والوقت الثمين. نحن نقوم بمعايرة أجهزة التحكم عن بُعد الخاصة بنا لمساعدة الطيارين على رؤية المكان الذي ستهبط فيه الحزمة بالضبط.

ولضمان دقة الإسقاط، يعتمد الطيارون على كاميرات متجهة لأسفل ومناظير ذات محورين متجهين نحو الأسفل لمحاذاة الحمولة مع الهدف. كما تستخدم وحدات التحكم في الطيران المتقدمة أيضاً خوارزميات تتبع الذكاء الاصطناعي وخوارزميات تثبيت الموضع لتثبيت الطائرة بدون طيار ضد قص الرياح أثناء لحظة الإطلاق.

إن إسقاط حزمة من ارتفاع 50 مترًا في الهواء ليس بسيطًا مثل الضغط على زر. فالرياح والزخم وتأخر الإشارة كلها تلعب دوراً في ذلك. عندما نختبر الطائرات بدون طيار في أنفاق الرياح لدينا، نرى مدى سهولة انحراف حزمة خفيفة عن مسارها.

دور الوسائل البصرية المساعدة

الشرط الأساسي للدقة هو كاميرا متجهة لأسفل. كاميرا متجهة لأسفل ⁸ في أجهزة التحكم عن بُعد الخاصة بنا، يمكن للطيار تبديل تغذية الفيديو للنظر مباشرةً إلى الأسفل. وغالباً ما نقوم بتراكب تقاطع رقمي على الشاشة. يعمل هذا مثل منظار القنص. يقوم الطيار بمحاذاة التقاطع مع الضحية أو الحاجز الناري. بدون هذه المساعدة البصرية، يكون إدراك العمق صعباً، خاصةً إذا كانت الطائرة بدون طيار بعيدة.

التعامل مع "صدمة السقوط"

عندما يتم تحرير حمولة ثقيلة، تصبح الطائرة بدون طيار أخف وزناً فجأة. تفرض الفيزياء أن الطائرة بدون طيار ستريد أن تنطلق لأعلى لأن المحركات تدور بقوة لدعم الوزن الذي لم يعد موجوداً. وهذا ما يسمى "الانتفاخ"."

تستخدم وحدات التحكم في الطيران لدينا خوارزميات محددة لمواجهة ذلك. وحدات التحكم في الطيران ⁹ في اللحظة التي يتم فيها تشغيل مؤازرة التحرير، يقلل البرنامج على الفور من قوة المحرك. هذا يحافظ على استقرار الطائرة بدون طيار. إذا قفزت الطائرة بدون طيار لأعلى أو تذبذبت بعنف، فقد يصاب الطيار بالذعر أو يفقد اتجاهه.

العوامل البيئية

الرياح هي عدو الدقة. فالنار تخلق أنماط الطقس الخاصة بها، بما في ذلك التيارات الهوائية القوية.

• الحمولات المرجحة: ننصح العملاء بإضافة اللافتات أو الأوزان إلى العبوات الخفيفة. فالطقم الطبي الخفيف سوف يتطاير مثل الريشة في تيار هوائي خفيف.
• السقوط على ارتفاعات منخفضة: كلما كنت تطير على ارتفاع منخفض، كلما كان الهبوط أكثر دقة. ومع ذلك، فإن الطيران على ارتفاع منخفض يخاطر بالتشابك مع الأشجار أو خطوط الكهرباء.
• أجهزة تحديد المدى بالليزر: تتضمن الوحدات المتطورة أجهزة ليزر تخبر الطيار بالمسافة الدقيقة إلى الأرض. وهذا يساعد في حساب مسار الإسقاط.

قائمة التحقق من أدوات الدقة

لتحقيق أقصى قدر من النجاح، يجب على المشغلين استخدام التقنيات التالية:

• تحديد المواقع بنظام تحديد المواقع بالترددات الراديوية (RTK): يبقي الطائرة بدون طيار ثابتة في إحداثيات XY في حدود سنتيمترات.
• التكامل المحوري: يسمح للكاميرا بالتوجيه إلى الأسفل بينما تبقى الطائرة بدون طيار مستوية.
• تحديد الهدف بالذكاء الاصطناعي: تحدد الرؤية الحاسوبية موقع الشخص أو البصمة الحرارية وتضع الطائرة بدون طيار تلقائياً فوقه.

هل وحدة الإنزال الجوي قابلة للفصل إذا كنت بحاجة إلى إعادة تهيئة الطائرة بدون طيار لمهام أخرى؟

المعدات الثابتة تحد من قيمة الطائرة بدون طيار لغرض واحد. نحن نبني إطاراتنا لتقبل أدوات مختلفة بحيث يغطي استثمار واحد أنواعاً متعددة من المهام.

نعم، تتميز معظم وحدات الإنزال الجوي بموصلات سريعة التحرير، مما يجعلها قابلة للفصل بالكامل في دقائق. وتسمح هذه النمطية للمشغلين بتبديل نظام الإسقاط بسرعة للكاميرات الحرارية أو الكشافات أو مكبرات الصوت، اعتمادًا على الاحتياجات المتطورة لمهمة الاستجابة للطوارئ.

في الميدان، القدرة على التكيف هي المفتاح. قد يحتاج قائد الإطفاء إلى مسح حراري في الساعة 08:00، وإسقاط إمدادات في الساعة 09:00، وبحث تحت الأضواء في الساعة 20:00. إذا كانت وحدة الإنزال الجوي ملحومة بشكل دائم بالإطار، فإن القسم سيحتاج إلى ثلاث طائرات بدون طيار مختلفة. وهذا ليس فعالاً من حيث التكلفة.

آلية النمطية

نحن نستخدم واجهات صناعية قياسية. تتضمن التصميمات الأكثر شيوعًا سكة منزلقة أو حلقة قفل ملتوية.

1. التوصيل الميكانيكي: المشابك المادية تثبت الوحدة بالإطار. يجب أن تكون مقاومة للاهتزاز.
2. التوصيلات الكهربائية: دبابيس نقل الطاقة والبيانات.

يمكن للفني المدرب عادةً تبديل الوحدة في أقل من دقيقتين. يشبه الأمر تغيير العدسة في الكاميرا. يمكنك إيقاف تشغيل الطائرة بدون طيار، وفتح الوحدة وفصلها وتركيب الوحدة الجديدة. يكتشف البرنامج الثابت للطائرة بدون طيار الجهاز الجديد تلقائياً.

القدرة على القيام بمهام متعددة

هذه القابلية للفصل تحول الطائرة بدون طيار إلى منصة بدلاً من أداة واحدة.

• مرحلة البحث: إرفاق كاميرا حرارية عالية التكبير للعثور على مصدر الحريق أو الأشخاص المفقودين. الوزن منخفض، والقدرة على التحمل عالية.
• مرحلة العمل: العودة إلى القاعدة. استبدل الكاميرا بوحدة الإسقاط المحملة بكرات مقاومة للحريق أو الماء.
• مرحلة التواصل: استبدل مرة أخرى بمكبر صوت لتوجيه الفرق الأرضية أو تهدئة الضحايا.

الاعتبارات التشغيلية للتبديل

في حين أن التبديل سهل، إلا أنه يتطلب عناية. فالموصلات حساسة. فالغبار والرماد والماء - الشائع في مواقع الحرائق - يمكن أن يتلف المسامير. نحن ننصح عملاءنا بإبقاء أغطية المنافذ في حالة عدم استخدام المنافذ.

علاوة على ذلك، يؤدي تغيير الوحدة إلى تغيير خصائص الطيران. يجب على الطيار التأكد من إعادة معايرة مركز الثقل. بعض الطائرات بدون طيار المتقدمة تقوم بذلك تلقائياً (الضبط الذاتي)، ولكن البعض الآخر يتطلب "معايرة وحدة قياس الثقل الدولي" يدوياً في قائمة الإعدادات.

جدول توافق الوحدات النمطية

إليك كيفية تفاعل الوحدات النموذجية مع منصة الطائرات بدون طيار.

الخاتمة

يقدم الموردون وحدات إنزال جوي متعددة الاستخدامات وقابلة للفصل للطائرات بدون طيار لمكافحة الحرائق، بدءًا من الخطافات الخفيفة إلى صناديق الرفع الثقيلة. طائرات بدون طيار لمكافحة الحرائق ¹⁰ من خلال فهم حدود الحمولة واستخدام الوسائل البصرية المساعدة، يمكنك توصيل الإمدادات الحيوية بأمان.

الحواشي

1. لوائح ومعايير إدارة الطيران الفيدرالية الرسمية لعمليات طيران الطائرات بدون طيار التجارية والصناعية. ︎

2. التوجيهات الرسمية لحكومة المملكة المتحدة بشأن عمليات الطائرات بدون طيار لخدمات الطوارئ. ︎

3. معلومات عامة عن محتويات حقائب الإسعافات الطبية الطارئة والغرض منها. ︎

4. نظرة عامة بحثية شاملة عن تكنولوجيا بطاريات بوليمر الليثيوم وخصائص الأداء. ︎

5. معيار ISO لتصميم واستقرار أنظمة الطائرات بدون طيار. ︎

6. بحث أجراه معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات IEEE حول فوائد البنية المعيارية والمفتوحة في تصميم الطائرات بدون طيار. ︎

7. وثائق المطورين الرسمية لدمج حمولات الطرف الثالث مع الطائرات بدون طيار الصناعية. ︎

8. خلفية عن زوايا كاميرا الحضيض المستخدمة في التصوير الجوي ورسم الخرائط. ︎

9. وثائق تقنية عن برامج التحكم في الطيران على مستوى المؤسسات للطائرات الصناعية بدون طيار. ︎

10. تقرير إخباري عن تزايد اعتماد تكنولوجيا الطائرات بدون طيار في الإدارة النشطة لحرائق الغابات. ︎