Programma Innovatie voor Maatschappelijke veiligheid
Maatschappelijke Innovatie Agenda Veiligheid
FireSwarm
Deliverable D1.1.1
Gebruikerseisen, ontwerpkeuzes, kostenanalyse van FireSwarm
Date of preparation: 31 March 2012 Revision: 0.1
Start date of project: November 1, 2011 Duration: March 31, 2013 Project co-ordinator: Almende Classification: Public Partners:
owning: TUDelft contributed: EagleVision
Veiligheidsregio Noord-Holland Noord
Project website: www.fireswarm.nl
Deliverable D1.1.1 Page 1 of 9
Title: FireSwarm
Deliverable No: Deliverable D1.1.1 Due Date: Project month: M14 Delivery Date: 31 March 2012
Name: Gebruikerseisen, ontwerpkeuzes, kostenanalyse van FireSwarm
Description: Dit rapport beschrijft...
Partners owning: TUDelft
Partners contributed: EagleVision Veiligheidsregio Noord-Holland Noord
Made available to: Public
Contents
1 Introduction 4
2 Problem 5
2.1 Consequenties . . . 5 2.2 Eisen voor de UAV in de prototypefase . . . 5
3 Keuze voor de UAV in de prototypefase 7
3.0.1 Fabrieksspecificaties X-100 . . . 7 3.0.2 Testen met de X-100 . . . 7
4 Conclusion 9
Deliverable D1.1.1 Page 3 of 9
1. Introduction
Een Fireswarm bestaat uit ongeveer 10 onbemande autonome vliegtuigen welke een payload van voornamelijk sensoren en communicatie apparatuur moeten brengen in de omgeving waar een brand dient te worden gelokaliseerd. Hiervoor worden in het onderzoeksproject de eisen waaraan de toestellen moeten voldoen bepaald en is er een keuze gemaakt van een toestel dat het meest geschikt is tijdens de duur van het project als prototype te dienen.
De aspecten welke belangrijk zijn voor het ontwerp van het vliegend platform voor de uitein- delijke Fireswarm zullen in grote mate gelijk zijn aan de eisen die aan de prototypen welke gedurende het project gebruikt worden. Daarbij komt dat minimaal 10 stuks prototypen op vrij korte termijn ter beschikking moeten zijn. De payload van de prototypen zal voldoende groot zijn om de onderzoeken uit te voeren en zal waarschijnlijk groter zijn dan die van de uiteindelijke toestellen. Bij de toestellen in de onderzoeksfase kunnen concessies worden aanvaard m.b.t. de vliegduur.
2. Problem
Primaire UAV gerelateerde eisen te stellen aan de Fireswarm:
1. De zwerm moet in een gebied van 25 km een brandhaard kunnen ontdekken binnen 15 minuten.
2. De inzetbaarheid van de UAV zwerm moet tot een windkracht van maximaal 6 Bft mogelijk zijn.
3. De zwerm moet dag en nacht kunnen opereren.
2.1 Consequenties
Ten aanzien van de eerste twee primaire eisen aan de zwerm kunnen we stellen:
1. Het oppervlak dat een enkel toestel per tijdseenheid kan bestrijken is afhankelijk van drie parameters.
(a) Vliegsnelheid (b) Vlieghoogte
(c) Effectieve beeldhoek van de sensoren
2. Windkracht 6 komt overeen met een 10 minuten gemiddelde tot 13 m/s. De pieken zullen hoger zijn en er moet in het kader van Fireswarm gerekend worden met een tolerantie voor pieken tot 17 m/s.
Deze aspecten houden in dat de UAV’s een relatief hoge snelheid dienen te ontwikkelen.
Hiervoor is een hoge vleugelbelasting effectief, maar deze mag niet te hoog worden omdat dan, door de hoge minimale snelheid, de start en landingsfasen te kritiek worden. Het ontwerp zal daarom ook weerstandsarm moeten zijn om bij de hogere snelheden toch een voldoende efficiency te realiseren.
Hieruit volgen de afgeleidde meer gedetailleerde eisen welke aan de prototype UAV’s moeten worden gesteld. De definitieve eisen welke aan de uiteindelijke productie UAV’s moeten worden gesteld zijn pas definitief te maken aan het einde van de onderzoeksfase. Pas dan zijn de op- erationele eisen te onderbouwen, maar ook de relevante up-to-date gegevens m.b.t. de payload afmetingen, massa en energieverbruik zijn dan pas beschikbaar.
2.2 Eisen voor de UAV in de prototypefase
• Vliegduur minimaal 45 minuten.
Deliverable D1.1.1 Page 5 of 9
• Compacte afmetingen
• Betrouwbare start techniek
• Betrouwbaar vlieggedrag
• Betrouwbare constructie
3. Keuze voor de UAV in de prototypefase
Een onderzoek naar commercile UAV producten heeft aangetoond dat de meeste kleinere UAV’s te traag zijn om aan de eisen te voldoen. Een van de uitzonderingen daarop is de Gatewing X-100. Dit toestel met een spanwijdte van 1 meter en een massa van 2 kg vliegklaar. Ook aan de andere eisen voor de prototypefase voldoet dit toestel.
3.0.1 Fabrieksspecificaties X-100
Eigenschap Omschrijving
Type Fixed wing, lifting body
Massa 2.0 kg
Spanwijdte 1000 mm
Vleugeloppervlak 0.23 m2
Afmetingen 1000 x 600 x 100 mm
Materiaal Carbon versterkte EPP structuur
Start Katapult
Klimhoek 15
Vliegduur 45 minuten
Vlieghoogte 100 600 meter
Kruissnelheid 75 km/h, 21 m/s
Landing Buiklanding
Aanbevolen landingsplaats 100 x 30 m
Weer tolerantie tot 50 km/h, 14 m/s, lichte regen
3.0.2 Testen met de X-100
Voor een betrouwbare start wordt gebruik gemaakt van een katapult systeem.
Alle zwermtesten zullen worden uitgevoerd met dit toestel. De ervaringen hiermee zullen worden gebruikt voor de ontwikkeling van een specifiek toestel dat nog beter is toegesneden op de zwermtaak en de toegepaste sensoriek.
Deliverable D1.1.1 Page 7 of 9
Figure 3.1: Gatewing X-100 vliegtuig
Figure 3.2: Launcher voor het Gatewing X-100 viegtuig.
4. Conclusion
De Gatewing X-100 voldoet aan alle gestelde eisen, waarbij vooral de hoge snelheid vrij uniek is.
Deliverable D1.1.1 Page 9 of 9
