Материал: Математические методы системного анализа и управления информационно-вычислительными, управляющими и сетевыми системами. Проскурин Д.К., Сысоев Д.В

ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019

ISSN 2618-7167

Развитие10 ядерной энергетики привело

накоплению и вынужденному хранению

к тому, что большая часть населенной терри-

огромного количества радиоактивных отхо-

тории Земли покрылась сетью атомных элек-

дов. Разрушение реакторов АЭС, комплексов

тростанций (АЭС), а возникновение в про-

с ядерными боеприпасами (ядерными отхо-

цессе эксплуатации ядерных реакторов по-

дами) путем боевых, или диверсионных опе-

бочных радиоактивных продуктов привело к

раций может привести к радиоактивному за-

грязнению местности и воздушного про-

странства. Поэтому для снижения радиаци-

© Кузнецова О.Н., Побережнюк Н.С.,

онного воздействия на окружающую среду

Богданов А.П., 2019

необходимо осуществлять учет и контроль

всех радионуклидных источников.

разведки.

Воздушная радиационная разведка яв-

Для решения задач радиационного кон-

ляется

наиболее эффективным способом

троля необходимо рассмотреть ряд вопросов

контроля территорий, подвергшихся радиа-

по подбору летательного аппарата и его

ционному загрязнению, так как она имеет

оснащения полезной и целевой нагрузкой.

преимущества перед другими видами раз-

Для

выбора

необходимой

модели

ведки:

БПЛА в работе рассматривались следующие

- высокая скорость ведения радиацион-

характеристики: дальность управления, мас-

ной разведки;

са загрузки при вылете, максимальный лет-

-

высокая оперативность полученной

ный вес, высота и дальность полета, время

информации;

полета.

- возможность обследования за корот-

На современном отечественном рынке

кое время больших участков местности;

существуют

различные виды

беспилотных

- меньшая обучаемость экипажей, ве-

летательных аппаратов. В зависимости от

дущих радиационную разведку [1-12].

летающей платформы БПЛА бывают само-

На сегодняшний день одним из наибо-

летного и вертолетного типа, тяжелые и лег-

лее популярным средством ведения воздуш-

кие, работающие на жидком топливе и на

ной разведки являются беспилотные лета-

электричестве, большой и малой дальности

тельные аппараты (БПЛА). Они позволяют

[4].

решать широкий круг задач, в которых при-

И для выполнения задач воздушной ра-

менение пилотируемой авиации затрудни-

диационной разведки, по нашему мнению,

тельно. Беспилотные аппараты имеют ряд

наиболее перспективными являются БПЛА

преимуществ по сравнению с пилотируемы-

вертолетного типа. Благодаря такой кон-

ми, такие как:

струкции летающей платформы данные ле-

- экономическая эффективность ис-

тательные

аппараты имеют

возможность

пользования благодаря относительно невы-

вертикального взлета-посадки на неподго-

сокой стоимости БПЛА, отказ или снижение

товленной поверхности, и соответственно и

использования горюче-смазочных материа-

не

требуется

специальное

взлетно-

лов;

посадочное оборудование и кроме того они

- простота и доступность использова-

могут вести съемку в режиме зависания над

ния;

объектом.

- компактные геометрические размеры,

В рамках настоящей работы, представ-

позволяют осуществлять

транспортировку

ляется возможным рассмотреть три самых

любым видом транспорта;

популярных беспилотных летательных аппа-

- возможностью взлета с любой необо-

рата данного типа: многоцелевой пилотиру-

рудованной площадки, что особенно важно

емый вертолет «Ка – 37»; БПЛА «Zala 421-

для территорий со сложным рельефом мест-

21» и «Zala 421-06». Выберем наиболее эф-

ности;

фективный летательный аппарат для ведения

- оперативность и достоверность полу-

воздушной радиационной разведки по летно-

ченной видио- и фотоинформации;

техническим характеристикам,

которые

- возможность оперативной замены це-

представлены в таблице 1.

левой нагрузки для получения более каче-

Согласно международной классифика-

ственного фото- и видеоматериала;

ции БЛА «Zala 421-06» является многоцеле-

- малый вес в случае падения снижает

вым, оперативно-тактическим, многоразово-

размеры вероятного ущерба различным объ-

го использования, без аэродромного базиро-

ектами опасность для жизни и здоровья пер-

вания и предназначен для наблюдения под-

сонала;

стилающей поверхности, поиска и обнару-

- безопасны для жизни и здоровья пер-

жения объектов. Обеспечивает получение и

сонала, работающего на земле [2, 3].

передачу информации по цифровым каналам

В данной статье представлены резуль-

в реальном времени и масштабе телевизион-

таты по созданию беспилотного летательно-

ного, тепловизионного изображения местно-

го аппарата с размещенным на нем дозимет-

сти, определение координат и объектов

рическим оборудованием

и предназначен-

наблюдения, сбор, накопление и обработку

ным для ведения воздушной радиационной

иной

информации.

Беспилотный

вертолет

ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019

ISSN 2618-7167

«Zala 421-06» способен находиться в воздухе

управления [4]. Движущей силой беспилот-

до 3 часов и удаляться от пункта управления

ного вертолета являются шесть винтов, вра-

на расстояние до 40 километров [4].

щаемых при помощи электромоторов. Гру-

Вторым сравниваемым беспилотным

зоподъемность данного аппарата дает воз-

летательным аппаратом является «Zala 421-

можность установки оборудования лишь ма-

21». Данный аппарат предназначен для бес-

ло класса, но этот недостаток компенсирует

шумного наблюдения за местностью в тече-

возможность ее использования с гораздо бо-

нии 25 мин., высоты полета от 10 до 1000м и

лее близкого расстояния и без движения но-

при удаленности 2 км от наземной станции

сителя.

Таблица 1

БПЛА

«Zala 421-06»

БПЛА

«Ка – 37»

«Zala 421-21»

Фото

Масса взлетная/полезная

12/3,5

1,5/0,3

250/50

нагрузка, кг

Скорость воздушная, км/ч

70

40

145

Практический потолок/ ра-

2500/50-70

1000/10-50

3800/20-70

бочая высота, м

Радиус действия, м

40000

2000

10000

Продолжител-ть полета, ч

3

0,5

0,45

Габариты (ш, д, в), м

0,4x1,57x0,67

0,6 х0,52х0,075

1,2x2,87x1,8

Диаметр несущего винта, м

1,77

-

4,8

Тип двигателя

Электрический тя-

ДВС

нущий – шестиро-

ПД

торная схема

Мощность

1 x 1,7 кВт

10000 мАч 3S

60 л.с.

Диапазон температур, ºС

-30…+40

-30…+40

-30…+40

Последним сравниваемым объектом

ектов в фюзеляже беспилотного вертолета

является многоцелевой пилотируемый вер-

Ка – 37 могут размещаться сменные ком-

толет Ка – 37. Он предназначен для ведения

плекты оборудования: фотокамеры; обору-

аэрофотосьёмки, трансляции и ретрансляции

дования для трансляции и ретрансляции теле

теле- и радиосигналов, проведения экологи-

– и радиосигналов; приборы радиационного

ческих экспериментов, доставки медикамен-

контроля.

тов, продуктов и почты при оказании экс-

Таким образом, в результате проведен-

тренной помощи в процессе ликвидации ава-

ного анализа летно-технических характери-

рий и катастроф в труднодоступных и опас-

стик рассматриваемых БПЛА для ведения

ных для человека местах [4].

воздушной радиационной разведки наиболее

Конструкция фюзеляжа Ка-37 модуль-

перспективным является БПЛА «Zala 421-

ная. Винты двухлопастные, противополож-

06».

ного вращения. Оперение двухкилевое, шаси

Для ведения радиационного контроля

неубирающееся, лыжного типа. Силовая

необходимо оснастить БПЛА полезной и це-

установка БПЛА Ка – 37 состоит из 2 порш-

левой нагрузкой. Целевая нагрузка должна

невых двигателей П – 037. В зависимости от

комплектоваться дозиметрической аппарату-

поставленных задач и рассматриваемых объ-

рой, которая предназначена для измерения

гамма-излучения в широких диапазонах.

- рабочий диапазон температур – -30 –

Данная аппаратура должна соответствовать

+50ºС;

определенным требованиям, а именно:

- дополнительные функции – режим связи

- обладать приемлемым весом (не более

с ПК.

1 кг);

Кроме того, данный блок детектирова-

- обладать необходимой чувствитель-

ния устойчив к падению на бетонный пол с

ностью систем детектирования гамма излу-

высоты 0,7 м и устойчив к электростатиче-

чения;

ским разрядам, которые соответствуют ис-

-

обеспечение

взаимодействия

систем

пытательному уровню 3 по контактному раз-

детектирования и системы приема и обра-

ряду СТБ МЭК 61000-4-2-2006 (ITC 61000-4-

ботки полученных данных.

2:2001) и критерию качества функциониро-

При рассмотрении современного оте-

вания «А» [5].

чественного рынка ядерного приборострое-

Полезная нагрузка БПЛА складывается

ния данными критериями обладают дози-

из курсовых видео- и фотокамер, предназна-

метры-радиометры. Такой тип дозиметров

ченных для аэрофотосъемки, устройства

предназначен для измерения дозы излуче-

фиксирования координат – GPS и устройство

ния, активности радионуклидов, плотности

передачи информации по радиоканалу, кото-

потока ионизирующих излучений для про-

рые должны поступать на мониторы и пульт

верки на радиоактивность различных пред-

управления наземного оборудования.

метов. Кроме того они имеют небольшие

Предлагаемый

беспилотный

лета-

размеры, вес и потребляют малое количество

тельный аппарат может выполнять все

энергии.

полетные

задания,

как

в

автоматиче-

В качестве дозиметра, как основного

ском, так и в полуавтоматическом ре-

элемента измерительной системы предложен

жимах при

использовании

дублированных

блок детектирования гамма - излучения

систем передачи данных [8-12].

БДКГ-03. Детектирующей частью блока яв-

Таким образом, использование пред-

ляется пластмассовый сцинтиллятор с фото-

ложенного беспилотного летательного аппа-

умножителем, выполненный на основе йо-

рата оснащенного предложенным дозимет-

дида натрия. Предложенный блок детекти-

ром - радиомером открывает новые возмож-

рования представляет собой цилиндр массой

ности по ведению воздушной радиационной

0,8 кг и размерами: высотой диаметром 60

разведки [9]. В основе решения современных

мм, длиной280 мм. Основные технические

научных задач лежат информационные тех-

характеристики БДКГ-03 следующие:

нологии [12, 13, 14, 15]. Применение научной

- диапазон измерения энергий фотонного

аналогии [16, 17, 18, 19] при решении постав-

излучения – 200 Эв–3000 кэВ;

ленных задач позволит найти более эффек-

- диапазон измерения мощности амбиент-

тивное решение.

ного

эквивалента

дозы (МЭД)–

0,1–300

Библиографический список

мкЗв/ч;

- диапазон установки порогов по мощно-

1. Система воздушной

радиационной

сти дозы – во всем диапазоне измерения

разведки [Текст] /: учебное пособие / Седых

МЭД;

В.М., Зайцев Е.Г., Асеев В.А. - Воронеж:

- предел допускаемой основной относи-

ВАИУ, 2010.- 200с.

тельной погрешности измерений МЭД – 20

2. Елохин, А.П. Автоматизированные

%;

системы контроля радиационной обстановки

- предел допускаемой основной относи-

окружающей среды [Текст] / А.П. Елохин:

тельной погрешности измерения МЭД (H −

учебное пособие для студентов вузов. –

значение мощности дозы в мЗв/ч) – ±(15 +

Национальный исследовательский

ядерный

0,0015/Н + 0,01Н)%;

университет «МИФИ», 2012. – 316 с.

- анизотропия чувствительности блока де-

3. Применение беспилотных аппаратов

тектирования (относительно продольной

/

[Электронный

ресурс].

–

URL:

оси): 15 %;

https://bespilotnikru/about-us/

(дата

обраще-

кратковременного воздействия предельно

4. Беспилотные летательные аппараты

допустимого гамма излучения – 10 Зв/ч;

[Текст] /: справочное пособие / под общ.ред.

ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019

ISSN 2618-7167

С.А. Попова; ВУНЦ ВВС ВВА. Воронеж:

ability of nanostructured materials based on

Издательско-полиграфический центр «Науч-

nickel, synthesized by electrochemical method.

ная книга», 2105. -619с.

Proceedings of the 2017 IEEE 7th International

5.Горн, Л.С. и др. Ядерное приборо-

Conference on Nanomaterials: Applications and

строение [Текст] / Л.С. Горн, А.А. Клима-

Properties, NAP 2017. - IEEE Catalog Number:

шов, В.В. Матвеев, В.Т. Самосадный, Б.И.

CFP17F65-ART, 2017. - Part 2. - 02NTF41-1-

Хазанов, Д.Б. Хазанов, С.Б. Чебышов, И.В.

02NTF41-5.

Черкашин. – В 2-х тт. – Т. 1. – Приборы для

13. Звягинцева, А.В. Прогнозирование

ионизирующих излучений / Под редакцией

опасных

метеорологических явлений при

С.Б. Чебышова. – М.: Восточный горизонт,

определении характера и масштабов стихий-

2005. – 447 с.

ных бедствий / А.В. Звягинцева, Ю.П. Соко-

6. Чабала Л.И., Чабала В.А., Звягинцева

лова, И.П. Расторгуев. ГОУ ВПО "Воронеж-

А.В. Экологическая безопасность человека /

ский гос. технический ун-т". Воронеж, 2009.

Вестник ВГТУ. - Воронеж: ГОУВПО «Воро-

14. Сазонова, С.А. Итоги разработок

нежский государственный технический уни-

математических моделей анализа потокорас-

верситет», 2010. - Т.6. - № 2. - С. 100 – 102.

пределения для

систем теплоснабжения /

7. Звягинцева А.В. Мониторинг сти-

С.А. Сазонова // Вестник Воронежского гос-

хийных бедствий конвективного происхож-

ударственного технического университета. -

дения по данным дистанционного зондиро-

2011. - Т. 7. - № 5. - С. 68-71.

вания с метеорологических космических ап-

15. Сазонова, С.А. Статическое оцени-

паратов:

монография /

А.В.

Звягинцева,

вание состояния систем теплоснабжения в

А.Н. Неижмак, И.П. Расторгуев. Воронеж:

условиях

информационной

неопределенно-

ФГБОУ ВПО

«Воронежский государствен-

сти

/

С.А.

Сазонова

//

В

сборни-

ный технический университет»

ке: Моделирование систем и информацион-

8. Звягинцева А.В., Нейжмак А.Н., Рас-

ные

технологии сборник научных

трудов.

торгуев И.П. Распознавание опасных метео-

Составители: И. Я. Львович, Ю. С. Сербулов.

рологических явлений конвективного проис-

Москва, 2005. - С. 128-132.

хождения в интересах управления авиации

16. Квасов, И.С. Энергетическое экви-

(статья) Вестник ВГТУ. Воронеж: ГОУВПО

валентирование

больших

гидравлических

«ВГТУ», Т.4,

№ 10, 2008,

с. 135-139., 2013.

систем жизнеобеспечения городов / И.С.

162 с.

Квасов, М.Я. Панов, В.И. Щербаков, С.А.

9. Звягинцева А.В., Болдырева О.Н.,

Сазонова // Известия высших учебных заве-

Федянин В.И. Прогнозирование развития

дений. Строительство. - 2001. - № 4 (508). -

чрезвычайных ситуаций при нарушении эко-

С. 85-90.

логического и технологического регламента

17. Сазонова, С.А. Моделирование

производства (статья) Технология граждан-

нагруженного резерва при авариях гидрав-

ской безопасности. Научно-технический

лических систем / С.А. Сазонова // Модели-

вестник МЧС России. Москва, 2006, № 2(8),

рование, оптимизация и информационные

с. 93-95.

технологии. 2015. - № 4 (11). - С. 7.

10. Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В.

18. Сазонова, С.А. Применение деком-

Система

видеонаблюдения и

локализация

позиционного метода при

моделировании

природных объектов (статья) Вестник ВГТУ.

потокораспределения в гидравлических си-

Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ».

2010 г., Т.6,

стемах / С.А. Сазонова // Моделирование,

№ 12, с. 107 – 109.

оптимизация и информационные техноло-

11. Авдюшина А.Е., Звягинцева А.В.

гии. - 2015. - № 4 (11). - С. 14.

Локализация объектов в распределенной си-

19. Сазонова, С.А. Особенности фор-

стеме видеонаблюдения (статья) Информа-

мулировки прикладных задач

управления

ция и

безопасность. Воронеж: ГОУВПО

функционированием системами

теплоснаб-

«ВГТУ». Вып. 4, Т.13. с. 583 – 586.

жения / С.А. Сазонова // Моделирование си-

12. Zvyagintseva, A.V. Hydrogen perme-

стем и процессов. - 2018. - Т.11.№3. -С.80-88.