"Verfahren und Löschanlaσe zur Brandbekämpfung"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Brandbekämpfung, insbesondere mittels eines Flugfeldlöschfahrzeuges, eines ferngesteuerten Löschroboters od. dgl. unter Einsatz elektronischer Hilfsmittel, wie einer Optik mit Daten¬ fernübertragung zu einem Monitor od. dgl.
Zu dem Stand der Technik, der allerdings nur am Rande mit der vorliegenden Erfindung Berührungspunkte aufweist, sei auf die DE-A-41 22 820, die ein Verfahren und eine Ein¬ richtung zum Stoppen von Erdöl- und Gasausbrüchen zeigt, hingewiesen. Dort werden zwei Fahrzeuge mit unterschied¬ lichen Aufgaben über Funk an das zu stopfende Bohrloch herangeführt. Die DE-C-35 46 298 zeigt eine automatische Branderkennungseinrichtung für chemische Labors od. dgl. in Tischgröße, während die DE-A-21 45 194 eine Feuer¬ schutzeinrichtung an Hafenmolen zeigt mit automatischen Löschanlagen, um ggf. Tankschiffe zu schützen bzw. bei ausbrechenden Bränden diese zu löschen, wobei die Lösch¬ anlagen stationär auf der Mole angeordnet sind.
Es ist auch bekannt, Brandherde von Löschfahrzeugen aus zu bekämpfen, wobei das Löschfahrzeug mit einem Lösch¬ mittelspeicher mit Löschmittel und einem Löschmittel¬ werfer versehen ist, mit dessen Hilfe das Löschmittel zum Brandherd gefördert wird. Dabei ist es auch bekannt, z.B. bei Flugfeldlöschfahrzeugen, Servosysteme einzusetzen, mit deren Hilfe der Löschmittelwerfer durch den Bediener
per Handsteuerung geführt wird. Das Zielen auf die Brand¬ zone erfolgt visuell oder mit Unterstützung durch Bild¬ übertragungssysteme.
Ein besonderes Problem stellt der Beginn des Löschvor¬ ganges dar, bei dem der Löschmittelstrahl auf das Ziel gerichtet wird. Eine exakte Einrichtung auf das Ziel er¬ folgt dabei iterativ, indem der Bediener den Auftreffbe- reich des Löschmittelstrahles beobachtet und entsprechend auf das Ziel korrigiert. Bei tankgestützten Systemen für Löschmittel ist das Löschmittelreservoir beschränkt, so daß ein besonderer Nachteil dieser Arbeitsweise darin be¬ steht, daß zunächst ein nicht unerheblicher Teil des Löschmittelvorrates allein während der Zielfxndungsphase nutzlos verbraucht wird.
Die anschließende löschtaktische Bewegung und Ausformung des Löschmittelstrahles (breitstrahlkreisend, oszillie¬ rend od. dgl.) wird ebenfalls bei dem bekannten System manuell gesteuert, wobei es auch bekannt ist, einfache oszillierende Bewegungen hydromechanisch in Art eines Ra¬ sensprengers auszuführen. Spezielle Anforderungen, wie komplexe Bewegungsabläufe zum Kühlen, zum Zurückdrängen von Flammenfronten oder Abdecken größerer Brandflächen, sind mit der derzeitigen Technologie nur dann möglich, wenn sie von einem Bediener von Hand durchgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der neben einer Optimierung löschtaktischer Bewegungsab¬ läufe insbesondere die Zielerfassung des Brandherdes so optimiert wird, daß eine möglichst geringe Menge an Löschmittel nutzlos dazu eingesetzt werden muß.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Sensoren zur Erfassung von Daten der Schadens- bzw. Brandstelle und Sensoren zur Erfassung der Bewegung des Löschfahrzeuges bzw. der Löschmittel-Abgabeeinrichtung eingesetzt werden, die ihre Daten einem Rechner zur Steuerung der Löschmitteldüse zuführen.
Die Erfindung macht sich die Erkenntis zunutze, daß mit einer elektronischen Zielerfassung und der Weiterverar¬ beitung der daraus ermittelten Daten beispielsweise Pro¬ beauswürfe des Löschmittels nur allein zum Zwecke der Zielstellung nicht mehr notwendig sind. Das damit ver¬ geudete Löschmittel kann eingespart und zur unmittelbaren Brandbekä fpung eingesetzt werden. Erkennbar ist die ge¬ naue Erfassung des Brandherdes bzw. der zu bekämpfenden Brandstelle zum Einsparen von besonderer Bedeutung, was mit der Erfindung möglich ist, so daß auch problemlos Löschroboter bzw. mit den Lösch ittelabgabeeinrichtungen bestückte hydraulische Auslegerarme od. dgl. eingesetzt werden können, die, ohne daß eine Person in Gefahr ge-
bracht werden muß, z.B. in brennende Gebäude eindringen können, um aufgrund ihrer Sensorik die zu bekämpfende Brandstelle ermitteln und bekämpfen können.
In Ausgestaltung ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Informationen über die Schadensstelle bzw. den Brand¬ herd über den Rechner einem Bildschirm zur bildlichen Überwachung der Schadensstelle und des Löschvorganges zu¬ geführt werden.
Wie schon oben angegeben, ist die reine optische Erfas¬ sung eines Brandherdes für sich gesehen bekannt, z.B. aus mobilen Löschfahrzeugen, die einen Bildschirm in der Fahrzeugkanzel aufweisen, um den Löschmittelwerfer bedie¬ nen zu können. Die vorliegende Erfindung geht aber dar¬ über hinaus, indem sie beispielsweise dem Steuerungssy¬ stem auch alle weiteren Informationen zukömmlich macht, so beispielsweise Entfernungen zum Brandherd, Windrich¬ tung relativ zum Brandherd, soweit Meßdaten zur Verfügung stehen, Art der Schadstoffentwicklung u. dgl. mehr.
Vorteilhaft ist es auch, wenn über die von den Sensoren ermittelten Werte eine rechnergesteuerte Entfernungsbe¬ rechnung erfolgt, deren Werte in die Steuerung der Lösch¬ mittel-Abgabeeinrichtung einbezogen werden, wobei eben¬ falls vorgesehen sein kann, daß die über die Sensoren er¬ mittelten Werte zur geometrischen Ausbildung der Strahl-
form und/oder der Strahlbewegung des Löschmittels heran¬ gezogen werden.
Zur Lösung der weiter oben formulierten Aufgabe sieht die Erfindung auch eine Löschanlage mit bewegbarer Löschmit¬ tel-Abgabeeinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche vor, die sich auszeichnet durch Sensoren zur Erfassung der Klima-/Windwerte, der Brandstellenwerte sowie ggf. der Werte der Bewegung des Löschfahrzeuges und durch eine rechnergestützte Steuerung zur Betätigung und Bewegung der Löschmittel-Abgabeeinrichtung.
Ausgestaltet kann eine derartige Anlage durch eine IR- Spektral-Bildverarbeitung sowie einen Monitor zur Dar¬ stellung der Werte über eine elektronische Datenverarbei¬ tung sein und/oder sich dadurch auszeichnen, daß rechner¬ gesteuerte Mittel zur Zielerfassung nach Entfernung und Art des Brandherdes sowie zur Reichweitenberechnung und/oder Veränderung der Strahlform und/oder Bewegung des Löschmittelstrahles vorgesehen sind.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß Spül¬ bzw. Reinigungseinrichtungen für die Sensoren und/oder Meßeinrichtungen zum Säubern von Brandpartikeln oder An¬ lagerungen oder anderen Verunreinigungen vorgesehen sind, um jeweils eine optimale Brandherderkennung zu gewährlei-
sten .
Wie eingangs schon erwähnt, sieht die Erfindung auch vor, daß die Löschmittel-Abgabeeinrichtung, die Zieleinrich¬ tung und/oder die Sensoren an einem Löschroboter, einem Teleskop- oder einem Gelenkarm vorgesehen sind, wobei es sich von selbst versteht, daß auch der Gelenkarm teles- kopierbar ausgebildet sein kann.
Um insbesondere möglich auftretende Meßfehler, die durch Funkenflug, Rauchschwall oder Dampfbildung, um nur einige Möglichkeiten zu erwähnen, entstehen können, ist nach der Erfindung auch vorgesehen, daß die Steuerung mit Fuzzy- Logic-Komponenten ausgerüstet ist.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei¬ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1 eine symbolische Darstellung eines brennenden Flugzeuges sowie eines Löschfahrzeuges,
Fig. la eine vereinfachte Darstellung einer Bedienungs¬ oberfläche,
Fig. 2 ein Verknüpfungsdiagramm der elektronischen Bau¬ elemente und Softwarekomponenten,
Fig. 3 die vereinfachte Darstellung der Bekämpfung ei¬ nes Brandes mit Kühlung,
Fig. 4 die vereinfachte Darstellung einer Brandbe¬ kämpfung mit einem Löschroboter,
Fig. 5 die vereinfachte Darstellung eines durch eine
Gebäudedecke geführten Teleskoparmes mit der er¬ findungsgemäßen Einrichtung,
Fig. 6 eine Löschmittelstrahl-Zieleinrichtung sowie in
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer derartigen Zieleinrichtung mit Reinigungseinrichtung.
In Fig. 1 ist ein Löschfahrzeug, das allgemein mit 1 be¬ zeichnet ist, dargestellt und weist einen Löschmittelwer¬ fer 2 auf, dessen Löschmittelstrahl 3 auf einen mit 4 be¬ zeichneten Brandherd, im dargestellten Beispiel ein bren¬ nendes Triebwerk eines Flugzeuges 5, trifft.
Neben dem Löschmittelwerfer 2 verfügt das Löschfahrzeug 1 über eine Einrichtung 6 zur Erfassung des Brandherdes 4, symbolisch ist dies mit einem Zielerfassungsleitstrahl bzw. einem stereoskopischen Entfernungsmeßsystem 7 ange¬ deutet.
Im Inneren des Fahrzeuges ist ein allgemein mit 8 be¬ zeichneter Steuerstand mit einem Monitor 9 dargestellt, der über die notwendigen Bedienungselemente verfügt, so auch beispielsweise über einen Art "Joy-Stick" 10 zur Be¬ dienung der Löschmittellanze 2 und zur Ziel- und Bewe¬ gungseingabe für das Rechnersystem.
Über das Zielerfassungsgerät 6, das mit einer ggf. ste¬ reoskopischen Videokamera ausgerüstet sein kann, wird das Ziel, d.h. der Brandherd 4, auf dem Monitor 9 darge¬ stellt. Im Monitor ist im dargestellten Beispiel ein Fa¬ denkreuz 11 zur Symbolisierung der Zielerfassung wie¬ dergegeben. Das Einmessen auf das Ziel erfolgt ggf. mit¬ tels des per "Joy-Stick" geführten Zielsystemes und dem Fadenkreuz.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, weist die Anlage zur Zielein¬ richtung und zur Betätigung und Führung des Löschmittel¬ strahles 3 eine Reihe von Komponenten auf. Wesentliche Elemente sind dabei Sensoren zur Erfassung der Brand¬ stelle 4, hier lediglich symbolisch als Spektral-Bild- verarbeitung 12 angedeutet, Sensoren 13 zur Erfassung der Fahrzeugbewegung und Sensoren zur Erfassung der Umweltbe¬ dingungen, wie Temperatur, Windrichtung, Luftfeuchtigkeit u. dgl. Über Rechner und zugehörige Meßsysteme erfolgt eine Entfernungsberechnung des Zieles, mit 15 angedeutet, die Zielerfassung selbst ist im Bedienerfeld 8 als Ziel-
erfassung 16 symbolisiert.
Der Bediener kann die Strahlform und Strahlbewegung vor¬ wählen, was mit einem Symbolfeld 17 angedeutet ist, auch die Art des Löschmittels kann vorbestimmt werden, dies ist mit 18 bezeichnet, insbesondere dann, wenn das Lösch¬ fahrzeug über unterschiedliche Löschmittelarten verfügt. Dabei ist mit einem Feld 18 auch die reine Auslösung des Löschmittelauswurfes, d.h. der Aktivierung der Löschmit- telpurapen bzw. der Abschluß der Bedienereingaben, symbo¬ lisiert. Die Abgabe der Löschmittel wird durch das System erst dann freigegeben, wenn sich das Ziel innerhalb der errechneten Reichweite befindet.
In Fig. 2 ist auch noch angegeben, daß Korrekturen vorge¬ nommen werden können, sei es bei den Berechnungen, die von der Anlage durchgeführt werden, oder sei es, daß die benutzende Person aufgrund ihrer eigenen Erfahrungen Kor¬ rekturen für zweckmäßig hält.
Erkennbar ist es mit einer derartigen Anlage möglich, durch die visuelle oder sensorunterstützte Zielerfassung auch unter Sichtbehinderung durch Brandrauchgase, Aeroso¬ le od. dgl., das Löschziel zu ermitteln. Auch kann die Ausbreitung einer Brandfront erfaßt und die Strahlführung und die Strahlform entsprechend elektronisch angepaßt werden. Dabei können beispielsweise aufgabenangepaßte Be-
wegungsabläufe im "teach-in-mode" definiert oder Stan¬ dardbewegungsabläufe über die Anlage abgerufen werden.
Die Anlage macht es auch möglich, Hauptbrandzonen von Ne- benbrandzonen zu unterscheiden und die löschtaktischen Bewegungen einschließlich der entsprechenden Löschmittel¬ abgabe anzupassen und zu automatisieren. Ein besonderer Vorteil besteht dabei auch darin, daß Löschroboter einge¬ setzt werden können, da die Bewegungen des Fahrzeuges selbst in die Ermittlung der physikalischen Wurfbahn des Löschmittels und der Reichweitenermittlung unter Berück¬ sichtigung der Pumpen- und der Monitorkennfelder einbezo¬ gen werden können. Die Positionsänderung des Löschfahr¬ zeuges kann dabei in gleicher Weise mit einbezogen wer¬ den, wie etwa die Positionsänderung einer Brandfront.
Zweckmäßig kann das System auch mit einer Datenerfassung und Datendokumentation ausgerüstet sein, um nach erfolg¬ reicher Brandbekämpfung die beim Löschen ermittelten Da¬ ten ggf. zur Bestimmung der Brandursache mit einsetzen zu können.
Fig. 3 zeigt beispielartig die Brandbekämfpung und Küh¬ lung eines Anlagenbrandes von einer beweglichen oder sta¬ tionären Basis aus. Eingangsparameter für die Steuerung sind hier - neben den klimatischen Einflüssen (Wind etc.)
die Strahlausformung (S) sowie die Strahlbewegung (SB), die die Reichweite (R) beeinflussen. Im Beispiel wird an¬ genommen, daß ein Bereich des Objektes mittels Sprüh¬ strahl abzulöschen und anschließend durch einen oszillie¬ renden und kreisenden Vollstrahl eine Kühlung durchge¬ führt wird, um abschließend mit einem oszillierenden Flachstrahl das Gesamtobjekt zu benetzen. Mittels der Zieleinrichtung 6 werden die Einzelpunkte und Bereiche eingemessen, die Strahlform und -bewegung mittels der Steuerung vorgegeben, so daß ohne Löschmittelverlust durch Zielen aufgrund der Reichweitenberechnung die Löschmittelfreigabe und eine optimale Einrichtung der Löschmittel-Abgabeeinrichtung 2 ermittelt werden.
Fig. 4 zeigt die Löschmittelstrahl-Zieleinrichtung 6a auf einem Brandbekämpfungs-Robotersystem la in einem nicht mehr durch Personen betretbaren Gefahrenbereich. Mittels der Zieleinrichtung 6a werden der Hauptbrandherd 4a geor¬ tet und mittels der Steuerung Strahlform und -bewegung vorgegeben. Sobald sich das System innerhalb der durch diese Parameter bestimmten Reichweite befindet, wird die Löschmittelabgabe freigegeben und die Ablaufsteuerung ak¬ tiviert.
Fig. 5 zeigt die Anwendung der Zieleinrichtung 6b - ana¬ log zum Robotersystem - an der Spitze eines Gelenklösch¬ armes 19. Auch hierbei werden die Einsatzbedingungen
Strahlform, -bewegung und Reichweite abgeglichen, um den Löschmitteleinsatz zu optimieren und insbesondere im In¬ nenangriff unnötige Löschmittelabgaben und damit verbun¬ dene Folgeschäden zu vermeiden. In Fig. 5 ist ein Lösch¬ fahrzeug lb mit einem teleskopierbaren Gelenkarm 19 dar¬ gestellt, der durch ein Deckenloch 20 in der Decke eines Gebäudes 21 führbar ist und an seiner Spitze den Lösch¬ mittelwerfer 2b und die Zielerfassungseinrichtung 6b auf¬ weist.
Fig. 6 zeigt als Teil der Löschmittelstrahl-Zieleinrich¬ tung 6 die Anordnung von zwei Sensoren zur Zielerfassung und -einmessung mit einer darunter angedeuteten Lösch¬ mittel-Abgabeeinrichtung 2. Besonderes Merkmal ist eine Vorrichtung 22 zum Umspülen der Meßeinrichtung durch flüssige oder gasförmige Medien, um die Meßeinrichtung von Brandpartikeln und Anlagerungen frei zu halten und sie zu kühlen (Fig. 7 schematische Darstellung).
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. In gleicher Weise können Löscheinrichtungen, die stationär oder halbstationär aus¬ geführt sind, etwa an Industrieanlagen, auf Tankschiffen od. dgl. , mit entsprechend computerunterstützten Systemen ausgerüstet sein. Die Löschmittel-Abgabeeinrichtung (von den Fachleuten auch "Monitor" genannt, nicht mit dem Bildschirm-Monitor zu verwechseln) kann in Reichweite und
Bewegung rechnerunterstützt gesteuert sein, selbstver¬ ständlich auch in der Löschstrahlausformung als Punkt¬ strahl, Breitstrahl, Löschmittelnebel od. dgl., wobei diese Löschstrahlausformung unmittelbar in die Berechnung der Reichweite mit eingeht. Sie kann auch manuell vorein¬ gestellt werden, so daß das System danach dann die Reich¬ weite berechnet. Über den Bildschirm kann neben der opti¬ schen Überwachung der Schadensstelle und des Löschvorgan¬ ges auch die Fahrzeugbewegung überwacht werden, insbeson¬ dere wenn es sich um Löschroboter handelt u. dgl. mehr.