Нам сверху видно всё!

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кемеровский государственный университет»

Центр довузовской подготовки

IV Областная научно-практическая конференция «ДИАЛОГ»

география

НАМ СВЕРХУ ВИДНО ВСЁ!

Автор: Дементьева Дарья Алексеевна

Класс: 4

МБОУ «Средняя общеобразовательная школа №92 с углубленным изучением отдельных предметов»

Город: Кемерово

      Научный руководитель:

Симоненко Людмила Сергеевна, учитель информатики

Кемерово 2015

Содержание:

1.Введение…………………………………………………………………….3

 Опрос………………………………………………………………………...4

2. Военное применение БПЛА  ……………………………………………4          

История ...……………………………………….…………………………...4         Плюсы применен………………….…………….…………………………..5

Минусы применения…………………………………………….………....6

3.Применение БПЛА в гражданских целях……………………………...7

   Применение БПЛА в сельскохозяйственных целях…………..………7

   БПЛА в полиции………..…………………………………………………8

   Использование БПЛА в тушение пожаров…………………….……….10

  Беспилотники: замена человека в опасных ситуациях ………………11  

   БПЛА в картографировании…………………..………...………...…......11

   Мониторинг нефтегазовых объектов………………..……..……………12

   БПЛА в Кузбассе………………………………………………….………13

   БПЛА Zala…………………………………………………………….…...13

   Плюсы применения БПЛА…..……………………….………………….14

   Проблемы при использовании   БПЛА…………………..……………..14

4.  Вывод………………….…………………………………………….…....15

5.  Источники информации………………………………… …………….16

1.Введение

Наука никогда не стоит на месте, а развитие технологий набирает обороты с каждым годом. В реальность воплощаются самые смелые мечты, о которых писатели-фантасты не могли даже подумать. Полететь на Луну или Марс? Пожалуйста, все сделано. Околоземные орбиты бороздят пилотируемые и беспилотные летательные аппараты. В наши дни беспилотная авиационная техника переживает настоящий подъем. В воздушном пространстве разных стран работают беспилотные летательные аппараты (БПЛА; в просторечии используется название «беспилотник» или «дрон» — летательный аппарат без экипажа на борту) самого различного назначения.

Данная работа носит поисково-аналитический характер.

Цель работы:                                                                                                                                                              Изучить плюсы и минусы применения БПЛА в гражданских и военных целях.

Задачи работы:                                                                                                                                          Узнать способы их применения.                                                                                                                   Узнать насколько они выгодны для человека.                                                                                      Изучить плюсы и минусы их применения.

Актуальность темы исследования:                                                                                                               В настоящее время беспилотники успешно используются во многих областях человеческой деятельности.                                                                                                                              Проведенные мной исследования позволяют обобщить и оценить достижение современной науки и технологий, практическую значимость применения беспилотников.

Опрос.                                                                                                                                                                           Я провела опрос среди одноклассников  ( в  опросе приняло участие 23 человека), и получила на мной заданные вопросы следующие ответы

 1 вопрос: Что такое беспилотник?

2 вопрос: Где используются беспилотники.

 3 вопрос: Есть ли у вас дома беспилотник?

2. Военное  применение  БПЛА.

      История применения.                                                                                                                История этих аппаратов начинается скорее на воде чем в воздухе. В 1899 году, известный изобретатель, физик и инженер Никола Тесла сконструировал и продемонстрировал общественности первый в мире радиоуправляемый кораблик, что и дало свой толчок развитию сферы управляемых объектов.                                                                                                        Следующим «беспилотником» оказалось не судно, а уже летательный аппарат. Военный инженер и изобретатель Чарльз Кеттеринг в 1910 году, вдохновленный успехами братьев Райт, предложил создать летательный аппарат управляемый не человеком, а механизмом, который в определенное время выполнял боевые задачи.                                                                   Продолжили разработку беспилотников инженеры из Великобритании. Проект представлял собой отреставрированные модели бипланов, которыми дистанционно управляли с корабля по радио. Идеей заинтересовались Германия, СССР и США. Так, например, Германия использовала управляемые бомбы, которые успешно показали себя во время ведения боевых действий в Средиземном море. А вот в СССР времен Второй Мировой проектируемым конструкциям воплотиться в реальность не удалось, несмотря на попытки авиаконструктора Василия Никитина. Именно его стараниями существовал проект беспилотной летающей ракеты, но проект остался лишь на бумаге. Впрочем, в 1941 году СССР был успешно применен тяжелый бомбардировщик в качестве беспилотного самолета для подрывов мостов. А вот США пошли по стопам Великобритании и запустили в массовое производство беспилотников, которые использовали как самолеты-мишени, для тренировки летчиков зенитчиков.                                                                                                                                                    На данный момент самое большое количество беспилотников на вооружении у США,  но нельзя не отметить Израиль, Россию, а также Великобританию.  

Плюсы применения  БПЛА в военной сфере.                                                                 В последнее время БПЛА все активнее вытесняют пилотируемые самолеты и вертолеты из различных сфер боевого применения авиации, чему способствует целый ряд обстоятельств: более высокая живучесть БПЛА; большая продолжительность полета; меньшая вероятность обнаружения и поражения средствами ПВО противника; высокая эффективность устанавливаемой на БПЛА аппаратуры; способность осуществлять безопасный полет на малых высотах; возможность нахождения в высокой степени боевой готовности практически все время, а также существенно меньшая стоимость производства и эксплуатации БПЛА.

Минусы применения  БПЛА в военной сфере.

Основной недостаток всех американских БПЛА – это крайне высокая стоимость эксплуатации и низкая степень автоматизации. То есть, несмотря на десятки разрабатываемых систем автоматического управления, они продолжают быть «ручными». Кроме того, многомиллиардная технология оказалась хрупка и уязвима для средств радиоэлектронной борьбы.                                                                                                                    Да и эффективность их оставляет желать лучшего. Основная проблема для операторов БПЛА - нехватка разведданных. Зачастую специально обученный управлению БПЛА человек находился за много тысяч километров от места выполнения боевой задачи. Еще одной серьезной проблемой, которую так и не решили, является передача сигнала от беспилотника к оператору. Даже самый современный спутник не может передавать его мгновенно. А за те пару секунд, которые сигнал «летит» через океан, ситуация в районе проведения операции может измениться настолько, что ракетой будет поражен не террорист, а очередной мирный житель.

Кроме того, отмечается крайне маленькая психическая стойкость таких операторов, ведь, несмотря на то, что человек смотрит на монитор и выполняет приказы, постепенно он осознает, что убивает людей, зачастую невиновных, и жить с таким грузом большинство операторов дальше не может. Только за 2013-й год было отмечено 25 случаев, когда операторы БПЛА сводили счеты с жизнью без явных на то причин.

3.Применение БПЛА в гражданских целях.                                              Несмотря на то, что начало развития БПЛА было положено в военной сфере, нельзя забывать и о гражданском применении данных аппаратов. С каждым годом подобных аппаратов появляется все больше и больше. Беспилотники гражданского назначения могут использоваться в работе служб по чрезвычайным ситуациям (контроль пожарной безопасности); полиции (патрулирование зон); предприятий сельского хозяйства (наблюдение за посевами), лесничества и рыболовства (лесоохрана и контроль рыбного промысла); компаний, занимающихся геодезией (картографирование); компаний нефтегазового сектора (мониторинг нефтегазовых объектов); строительных предприятий (инспектирование строек); средств массовой информации (аэрофото- и видео съемка) и другое.

БПЛА в сельском  хозяйстве.                                                               Актуальность проблемы контроля над сельскохозяйственными посадками в настоящее время ни у кого не вызывает сомнений. Площади посевных полей требуют постоянного контроля. Но зачастую с плоскости невозможно оценить ситуацию на полях. Поэтому для ускорения этого процесса необходимо использовать аэрофотосъемку. В сельхозпроизводстве для этого традиционно используются малая авиация, что достаточно дорого и зачастую не по карману малым сельхозпредприятиям. Поэтому во многих странах для контроля сельхозугодий применяются БПЛА. Пионером в применении гражданских беспилотников сельскохозяйственного назначения является Япония. Еще в 80-е годов прошлого века японские ученые выяснили, что самолеты над полями фермеров – не самое лучшее решение. Ученые пришли к выводу, что наиболее эффективны не большие машины, пилотируемые людьми на борту, а маленькие дистанционно управляемые беспилотники. В 1990 году был представлен беспилотный вертолет как современное средство для опрыскивания сельскохозяйственных культур. В настоящее время в Японии используются 2400 таких вертолетов. В результате использование пилотируемых вертолетов сократилось: в 1995 году они обрабатывали 1328 га, а в 2012 году – только 57 га. Японская модель обработки посевов имеет очевидные преимущества, главная из которых точность нанесения химикатов.

БПЛА в полиции.                                                                                 Беспилотные авиационные системы используются в вооруженных силах различных стран уже достаточно давно. В последние годы подобные технологии и системы начинают применяться также и в правоохранительных органах и спецслужбах разных стран. Системы БПЛА здесь могут служить для контроля протяженных и площадных объектов, наблюдения за местами массового скопления людей, мониторинга дорожного движения, а также в целом ряде других актуальных сегодня задач.

Безопасность в ходе массовых мероприятий.                                                    Летом 2007 года для наблюдения за соблюдением общественного порядка в ходе проведения рок-фестиваля британская полиция впервые применила миниатюрные беспилотные квадрокоптеры, оснащенные видеокамерами и приборами ночного видения. Они являются почти бесшумными и могут вести визуальное наблюдение за заданным районом с высоты в пятьсот метров. Изображения, получаемые с беспилотника, поступают либо на пульт дежурного, либо в специально оборудованный полицейский автомобиль. Применения этих систем оказалось весьма успешным, и в дальнейшем полицейские намерены использовать эту систему для наблюдения за митингами, шествиями и другими скоплениями людей,  для патрулирования городских кварталов и наблюдения за дорожным движением.                                                                                                       Уже в течение нескольких лет российское МВД так же использует для своих нужд беспилотные летательные аппараты.  В составе Центра авиации МВД было сформировано специальное подразделение по эксплуатации беспилотников. Сегодня на вооружении милиции уже несколько комплексов. Первый из них – ZALA 421-04 – аппарат массой порядка 6 кг и размахом крыла более двух метров. На борту БПЛА размещается электронная аппаратура наблюдения. БПЛА может совершать полеты продолжительностью до 1 часа. Комплекс применялся в Санкт-Петербурге для мониторинга безопасности во время проведения Саммита G8.

Мониторинг дорожного движения.                                                               Мировой лидер в области использования беспилотных систем – Израиль. Один из экспериментов по использованию беспилотной авиационной системы для обнаружения нарушителей дорожного движения провела некая компания совместно с Дорожной полицией Израиля. В ходе эксперимента в находящиеся на земле 5 патрульных автомобилей одновременно поступал сигнал с беспилотника находящегося в небе в режиме реального времени. Беспилотники могут стать одним из основных инструментов в продолжающейся кампании по улучшению дорожного движения и повышению безопасности на дорогах.                                                                                                              Отечественная  ГИБДД, которое апробировало на практике последние технические достижения. С помощью БЛА ZALA 421-08  ГИБДД получена возможность оперативного обнаружения «проблемных» мест на дорогах и, соответственно, перераспределения транспортных потоков во избежание заторов.                                                                                                                 В существующих реалиях современной жизни остаются весьма актуальными антитеррористические задачи. Здесь не всегда требуются большая дальность и продолжительность полета. Однако весьма полезными и важными могут быть возможность зависания над определенными объектами, возможность взять на борт высококачественную аппаратуру наблюдения, а также малая заметность аппарата. Несколько лет назад в КБ «Искатель» был создан беспилотный комплекс с малоразмерным БПЛА вертолетного типа, удовлетворяющий как раз таким требованиям. Это мини-вертолет, который может применяться с небольших площадок, что делает его незаменимым при проведении специальных операций в городских условиях. Взлетная масса БПЛА составляет 32 кг. При этом вертолет берет на борт до 16 килограммов полезной нагрузки. Продолжительность полета составляет 2 часа при скорости 100-120 км/час. Комплекс позволяет наблюдать за местностью, различая людей, номерные знаки машин и другие мелкие детали. Да, пока использование беспилотников в российской полиции и спецслужбах носит пробный, экспериментальный характер. Однако таково положение дел во всем мире. Сдерживающим фактором является нерешенность некоторых вопросов в части регулирования применения этой техники в общем с пилотируемыми летательными аппаратами воздушном пространстве. В целом же, нельзя не отметить, что отечественные правоохранительные органы и спецслужбы достаточно смело, внедряют новые технические решения, в числе которых беспилотная техника. Более масштабное использование таких систем – дело времени.

Использование БПЛА в тушении пожаров.                                                           В тех случаях, когда возникает опасность поражения пожаром значительной зоны территории, пилотная авиация не всегда может успешно применяться по ряду причин. Главными проблемами являются высокая  стоимость полёта, метеорологические условия, которые препятствуют полёту и время реагирования до 6 часов. Поэтому БПЛА приобретают все большую популярность при тушении пожаров и возгораний в лесных массивах, полях и прочих местах.                                                                                                                       Функциональные характеристики БПЛА.                                                                               БПЛА оперативно предоставляет информацию о виде пожара, участках его локализации, скорости огня, возможных направлениях распространения, в том числе в направлении населённых пунктов, производственных объектов и мест с повышенными характеристиками пожароопасности. При возникновении ситуаций, когда разведка проводится в особо опасных для человека условиях, отличающихся повышенной радиоактивной и химической опасностью, обычно применяются вертолётные БПЛА, которые передвигаются с относительно невысокой скоростью и могут чётко фиксировать все изменения на изучаемой площади.

Беспилотники: замена человека в опасных ситуациях.       Использование последних слов науки и техники в целях спасения человеческих жизней, сегодня является актуальной темой. Одним из ярких примеров этого утверждения является применение беспилотных летательных аппаратов в спасательных службах.                                        Эти робототехнические помощники могут заменить самолеты и вертолеты в ходе выполнения заданий, связанных с риском для жизни их экипажей и возможной потерей пилотируемой авиационной техники.                                                                                                                                          Они оказали неоценимую помощь при лесных пожарах и в поиске людей в лесных массивах.     Например: 28 июля  2014 г. в Службу спасения Якутии поступило заявление с просьбой в поиске пропавшего Чокурова Ивана Ивановича 1933 г.р.(82 года) жителя с. Сасыльцы Томпонского улуса.                                                                                                                              29 июля с помощью встроенной в БПЛА  видеокамеры спасатели обнаружили на просеке в 1.5 километрах от трассы лежащего человека. По определенным БПЛА координатам была направлена поисковая группа. В 11.30.час в болотистой местности дедушка был обнаружен, состояние здоровья Ивана Ивановича было критическим. Спасатели на руках вынесли из тайги пострадавшего и повезли в п. Хандыга в поселковую больницу.

БПЛА в картографировании.                                                                        Мирное направление использования беспилотных летательных аппаратов БПЛА так же связано с дистанционным наблюдение поверхности Земли авиационными и космическими средствами. Основная цель использования БПЛА - получение изображений необходимой территории. Аэрофотосъемка с БПЛА перед космической и самолетной имеет следующие преимущества: маловысотная; высокое разрешение на местности; возможность снимать под углом к горизонту; возможна детальная съемка небольших объектов; возможность выбора погодных условий и времени суток для проведения аэрофотосъемки; оперативность;                                                                                                                  низкая стоимость; экологическая безопасность.

Мониторинг нефтегазовых объектов.                                          Мониторинг нефтегазовых проводов с помощью БПЛА позволяет эффективно контролировать состояние инфраструктуры (комплекс взаимосвязанных обслуживающих структур или объектов), проанализировать изменения и запланировать необходимые мероприятия вовремя. Используя видеокамеру можно получать всю необходимую информацию в режиме реального времени.

Применение БПЛА для газовой и нефтяной промышленности:                                             выявление мест с повреждениями обваловки (система заградительных сооружений, или земляных валов для защиты территорий) и засыпки трубопроводов; обнаружение участков трубопроводов, которые находятся в не проектном положении (положение конструктивного элемента сооружения или оборудования); определение отклонений от действующих требований по охране трубопроводов; сбор и анализ полученных сведений о текущем состоянии охранных зон, наземных объектов трубопровода и минимально допустимых зон и расстояний; оперативное выявление несанкционированных работ и переездов в охранной зоне трубопровода; осмотр и анализ технического состояния трубопровода; выявление факта хищения материальных ценностей; контроль над работами, которые выполняют подрядные организации; обнаружение мест разливов, утечек; определение площадей рекультивируемых  и загрязнённых земель; выявление мест незаконной деятельности и другое.

БПЛА в Кузбассе.                                                                                         Отдельная рота беспилотных летательных аппаратов сформирована в Кемеровской области.                                                                                                                "В подразделении уже широко используют имеющиеся комплекты БПЛА "Груша". Кроме того ожидается поступление комплексов "Орлан-10", комплектов "Леер-3", а также переносных комплектов "Тахион-3" и "Элерон-3".                                                                                                        Все военнослужащие прошли курс специальной подготовки в Межвидовом центре беспилотных летательных аппаратов Минобороны РФ в Коломне и приступили к исполнению обязанностей по предназначению.

ZALA AERO GROUP.                                                                                                                                                                  Сегодня это полный цикл от разработки до производства:                                                                            - беспилотных летательных аппаратов;                                                                                                               - целевых нагрузок;                                                                                                                                                          - катапульт;                                                                                                                                                           - программного обеспечения;                                                                                                                                        - мобильных наземных станций управления.                                                                                        

Беспилотный самолет ZALA 421-16E                                                                                                            Радиус действия видео/радиоканала 50 км                                                                             Продолжительность полета более 4 ч                                                                                                   Максимальная высота полета 3600 м                                                                                                         Скорость 65-110 км/ч                                                                                                                          Максимальная взлетная масса 8 - 10,5 кг                                                                                                   Диапазон рабочих температур -30°C...+40°C                                                                                                                                                  БПЛА обладает лучшими в своем классе тактико-техническими характеристиками. Данный комплекс предназначен для ведения воздушного наблюдения в любое время суток на  удалении до 50 км с передачей видеоизображения в режиме реального времени. Беспилотный самолет успешно решает задачи по обеспечению безопасности и контролю стратегически важных объектов, позволяет определять координаты цели и оперативно принимать решения по корректировке действий наземных служб.

Плюсы  применения БПЛА.                                                                             В чем же преимущества беспилотных летательных аппаратов? Во-первых, они в среднем на порядок дешевле пилотируемых самолетов, которые нужно оснащать системами жизнеобеспечения, защиты. Нужно готовить пилотов, а это стоит больших денег. В итоге получается, что отсутствие экипажа на борту существенно снижает затраты на выполнение того или иного задания.  Во-вторых, легкие беспилотные летательные аппараты потребляют меньше топлива. Представляется, что для них открывается более реальная перспектива и возможен переход на криогенное топливо.    В-третьих, в отличие от пилотируемых самолетов, машинам без пилота не нужны аэродромы с бетонным покрытием. Достаточно построить грунтовую взлетно-посадочную полосу длиной всего 600 метров. Основной критерий выбора типа летательных аппаратов - стоимость. Благодаря стремительному развитию вычислительной техники существенно подешевели бортовые компьютеры беспилотников.    На первых аппаратах использовались тяжелые и громоздкие аналоговые вычислительные машины. С внедрением современной цифровой техники их "мозг" стал не только дешевле, но и умнее, компактнее и легче. Это означает, что аппаратуры на борт можно взять больше, а ведь именно от нее зависят функциональные возможности беспилотных самолетов.

Проблемы использования БПЛА в воздушном пространстве.                                                                                                                                Недавно был проведен эксперимент: тяжелый БПЛА зашел на посадку в автоматическом режиме в одном аэропорту, ушел на второй круг, снова зашел на посадку, после приземления выполнил руление на стоянку. Примечателен тот факт, что во время эксперимента, полеты в этом аэропорту не прекращались, одновременно с БПЛА в воздухе находились другие самолеты с пассажирами. Эксперимент показал, что возможно у гражданских БПЛА большое будущее. Сейчас в РФ готовится концепция применения БПЛА, планируются изменения в ФАП (Федеральное агентство происшествий). На этой почве идет борьба мнений: от полного запрещения и получения разрешений на полеты, до полной свободы использования БПЛА всех типов. Но есть одна проблема - это эксплуатация БПЛА в едином воздушном пространстве с пилотируемыми воздушными судами. Так как на борту БПЛА нет человека, а системы теленаблюдения и линии передачи данных не позволяют оператору своевременно увидеть опасность или другой летательный аппарат и реализовать принцип полетов по правилам визуальных полетов «вижу-избегаю» весьма сложно. При этом реакция оператора, как правило, запаздывает.

Беспилотники на службе мира.

11-12 февраля 2015 года было подписано второе Минское соглашение с целью прекращения военного конфликта на востоке Украины. Третьим пунктом этого соглашения предусмотрено, что эффективный мониторинг режима прекращения огня и отвода тяжёлого вооружения со стороны ОБСЕ будет обеспечиваться с применением всех необходимых технических средств, в том числе и беспилотников.

4.Вывод.                                                                                                          

 В настоящее время БПЛА не могут считаться альтернативой пилотируемым летательным аппаратам. А широкое применение в военной сфере и борьбе с террористами даже создает угрозу жизни для мирного населения. Но благодаря развитию науки будут создаваться более совершенные и безопасные БПЛА.                                                                                                                                                          Поэтому я считаю, что большое будущее у БПЛА при использовании в гражданской сфере и чрезвычайных ситуациях.

5. Источники информации:

https://ru.wikipedia.org/wiki,                                                                                                      http://voprosik.net/voennye-bespilotniki-rossii/, http://vpk.name/news/124839_2015_nachalo_zakata_eryi_bespilotnyih_letatelnyih_apparatov.html?last,http://air-club.net/pressa/35,                            http://zala.aero/category/applications/aerophoto/geodezicheskie-raboty/,                                  http://unmanned-ural.ru/uslugi-2/bpla-dlya-selskogo-khozyaystva,  http://www.nkj.ru/archive/articles/4323/,http://www.sciencedebate2008.com/development-of-unmanned-aerial-vehicles/,                                                                                                                   http://bp-la.ru/bespilotniki-specialnogo-naznacheniya/,                         http://sakhapress.ru:8080/archives/192874,                                                                                              http://zala.aero/zala-421-16e-2/,                                                                                                   http://zala.aero/.