Water tank design for helicopters performed to fight forest fires

Abstract

Fires pose the greatest threat to forests, which are vital to our world. One effective method of fighting forest fires is the use of aerial vehicles. Compared to other aerial vehicles, helicopters are more widely used for firefighting due to their low speed, ability to target fire points precisely, and capacity to carry large amounts of water. Although various systems have been developed to enable helicopters to carry water to the fire zone, this article proposes a more effective design for a water tank system. This new design provides helicopters with advantages such as fast water evacuation, reduced environmental risk, and easy installation and removal due to its modular structure. Analysis results confirm the functionality and performance of the designed system. Thus, this study presents a new, superior internal water tank design for effectively responding to emergency situations, such as forest fires.

Keywords

• Forest fires
• Aerial firefighting
• Helicopters
• Water tank
• Pressurization

Orman yangınlarıyla mücadelede kullanılan helikopter için su tankı tasarımı

Öz

Dünyamız için hayati öneme sahip olan ormanlara karşı en önemli tehdidi yangınlar oluşturmaktadır. Orman yangınlarıyla mücadelede etkin yöntemlerden biri hava aracı kullanımıdır. Düşük hızları sayesinde yangın noktalarını daha iyi hedefleyebilmesi ve taşıyabileceği su miktarının yüksek olması nedenleriyle diğer hava araçlarına nispeten helikopterler, yangınla mücadelede daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Helikopterlerle yangın bölgesine su taşıyabilmek için geliştirilmiş farklı sistemler bulunmakla birlikte bu makalede daha etkili bir su tankı sistemi tasarımı önerilmektedir. Bu yeni tasarım helikopterlere suyu hızlı tahliye etme, çevresel riskleri azaltma ve modüler yapısı sayesinde gövdeye kolayca sökülüp takılabilme üstünlükleri kazandırmaktadır. Tasarlanan sistemin analiz sonuçları, tasarımın işlevselliğini ve performansını doğrulamaktadır. Böylece bu çalışma, orman yangınları gibi acil durumlarda etkili bir müdahale için yeni ve üstün bir dâhili su tankı tasarımı sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Orman yangınları
• Havadan yangın söndürme
• Helikopterler
• Su tankı
• Basınçlandırma

Kaynakça

1. [1] Demirel Y, Türk T. “Türkiye’de 2015 ile 2022 yılları arasında meydana gelen orman yangınlarının coğrafi bilgi sistemleri ile zamansal ve mekânsal analizi”. Jeodezi ve Jeoinformasyon Dergisi, 10(2), 136-150, 2020.
2. [2] Öymen T. “Orman yangınlarıyla havadan savaş”. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 40(2), 95-100, 1990.
3. [3] Plucinski M, Gould J, McCarthy G, Hollis J. “The effectiveness and efficiency of aerial firefighting in Australia”. The Bushfire and Natural Hazard Cooperative Research Centre, (50), 1-4, 2009.
4. [4] Zhou T, Lu J. “Numerical calculation and analysis of water dump distribution out of the belly tanks of firefighting helicopters”. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 8(4), 1-24, 2022.
5. [5] Voelkert JC. Fıre And Fire Extinguishment. 1st ed. Alabama, USA, Amerex Corporation, 2015.
6. [6] Küçükosmanoğlu A. “Türkiye orman yangınlarına ait bazı verilerin değerlendirilmesi”. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 43(1-2), 85-102, 2014.
7. [7] Seyzinski DT. “Effective use of a helicopter with a bambi bucket firefighting system in Bulgaria”. 11th International Scientific Conference on Aeronautics, Automotive and Railway Engineering and Technologies, Sozopol, Bulgaria, 10–12 September 2019.
8. [8] Zhou T, Lu J, He L, Wu CLJ. “Experiments in aerial firefighting with and without additives and its application to suppress wildfires near electrical transmission lines”. Journal of Fire Sciences, 40(5), 313-346, 2022.

9. [9] Pekić Z. “High rate spray technique–a new way for effective aerial wildfire suppression”. 4th International Wildland Fire Conference, Seville, Spain, 14–17 May 2007.
10. [10] Ramon CP. “Fire Extinguishing Device”. Spain. Patent No. ES2400273B1, 2011.
11. [11] Cannas J. “Firefighting System”. USA. Patent No. US11471716B2, 2020.
12. [12] Jiazheng L, Tejun Z, Bo L, Xinguo M, Chuanping W, Baohui C, Yu L. “Retractable light self-suction aviation fire extinguishing device and use method”. China. Patent No. CN113559437A, 2020.
13. [13] Plucinski M, Gould J, McCarthy G, Hollis J. “The effectiveness and efficiency of aerial firefighting in Australia”. The Bushfire and Natural Hazard Cooperative Research Centre, (50), 1-4, 2009.
14. [14] Akkamış M, Çalışkan S. ‘’İnsansız hava araçları ve tarımsal uygulamalarda kullanımı’’. Turkish Journal of Unmanned Aerial Vehicles, 2(1), 8-16, 2020.
15. [15] Struminska A, Filippone A. “Flight performance analysis of aerial fire fighting”. The Aeronautical Journal, 1(1), 1-29, 2024.
16. [16] Bureau d’Enquêtes et d’Analyses pour la sécurité de l’aviation çivile. “Accident on 4 October 2015 at Voh (New Caledonia) to Airbus Helicopters AS350-B3 registered F-OIAO operated by Hélicocéan”. Le Bourget, France, Investıgatıon Report, 2015-0609, 2020.
17. [17] Helicopters Magazine. “Buckets or Belly Tanks?”. https://www.helicoptersmagazine.com/buckets-or-belly-tanks-111/ (15.03.2024).
18. [18] Kau D, Evliyaoglu MF, Karakus S, Mörsch R, Babetto L, Stumpf E. “Dlr Design Challenge 2022: Next Generation Firefighting Aircraft–Firewasp”. German Aerospace Congress, Dresden, Germany, 27-29 September 2022.
19. [19] TUSAŞ. “T70 Genel Maksat Helikopter Programı”. https://www.tusas.com/urunler/helikopter/ortak-gelistirme/t70 (10.04.2024).
20. [20] Biggs H. “An evaluation of the performance of the Simplex 304 helicopter belly-tank”. Department of Sustainability and Environment, State Government of Victoria, Victoria, Australia, Research Report, 71, 2014.
21. [21] Zhou T, Lu J, Wu C, Lan S. “Numerical Calculation and Analysis of Water Dump Distribution Out of the Belly Tanks of Firefighting Helicopters”. Safety, 8(69), 1-24, 2022.