Моделювання робочої зони локальної RTLS-системи району надзвичайної ситуації

 

Закора Олександр Вікторович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-9042-6838

 

Фещенко Андрій Борисович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-4869-6428

 

Борисова Лариса Володимирівна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-6554-1949

 

Михайлик Владислав Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-9544-7937

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2021-34-11

 

Ключові слова: RTLS-система, локальне позиціонування, точність позиціонування, розповсюдження радіохвиль

 

Анотація

Розроблено математичну модель різницедалекомірної системи локального позиціонування, яка у режимі реального часу дозволяє здійснювати прогнозування робочої зони системи з урахуванням будівельних перепон зони надзвичайної ситуації. Враховано умови розповсюдження високочастотних сигналів, що визначають якість позиціонування та точностні характеристики системи. Для спрощення моделювання прийнято ряд припущень стосовно параметрів перепон і умов розповсюдження радіохвиль, які дозволяють спростити процес прогнозування. На основі геометричного критерію та критерію максимального віддалення отримано модифікований коефіцієнт геометрії (коефіцієнт зони), що пропонується використовувати як основу математичної моделі прогнозування. З використанням даного критерію розроблено розрахунковий алгоритм та програму оперативного прогнозування робочої зони локального позиціонування, що дозволяє врахувати вплив кількості маяків, геометрії їх позиціонування та розташування будівельних перепон на шляху розповсюдження радіосигналів на форму робочої зони. У процесі моделювання враховано як геометричні, так і загально-фізичні закономірності формування поля радіонавігаційного забезпечення. Проведено дослідження роботи системи моделювання в умовах наявності кількох радіомаяків, за відсутності та при наявності у межах робочої зони кількох будівельних перепон. Розроблена математична модель дозволяє проводити розрахунок розмірів зон позиціонування з визначенням граничних умов надійності та точності навігаційного забезпечення рятівників. Врахування процесу прогнозування впливу перепон зони надзвичайної ситуації на вид та розмір робочої зони системи позиціонування дозволяє керівнику роботами прийняти правильне управлінське рішення, забезпечити безпечні умови роботі рятувальників та оптимізувати організацію робіт щодо ліквідації надзвичайної ситуації.

 

Посилання

  1. GPS monitoring system. System «SMOK» in the fire service. 2018. Retrieved from: https://www.eltegps.com/pdf/Systems-implementations-for-Polish-State-Fire-Service.pdf
  2. Mahonin, V., Chudnikov, V., Rudakov, I. (2018). Metod opredeleniya koordi-nat mobilnyih abonentov v RTLS. Besprovodnyie tehnologii, 1, 42–44. Retrieved from: https://wireless-e.ru/wp-content/uploads/5042.pdf
  3. Professional digital two-way radio MotoTRBO™DP4401 EX non-display portable user guide. 2015. 62 p. Retrieved from: https://krikam.net/upload/iblock/81f/MotoTRBO_DP4401_Ex_instr_rus.pdf
  4. Yu. G. Radiotehnicheskie metodyi opredeleniya mestopolozheniya i parametrov dvizheniya ob'ektov. 2015. Retrieved from: https://ozlib.com/934673/tehnika/radiotehnicheskie_metody_opredeleniya_mestopolozheniya_i_parametrov_dvizheniya_obektov
  5. Kustov, M. V., Basmanov, O. I., Melnychenko, A. S. Modeliuvannia zony khimichnoho urazhennia v umovakh lokalizatsii nadzvychainoi sytuatsii // Problemy nadzvychainykh sytuatsii. Kharkiv. 2020. № 2 (32). 145–157. Retrieved from: http://pes.nuczu.edu.ua/images/arhiv/32/1/kustov.pdf
  6. Linjun, Yu, Yalan, Liu, Tianhe Chi, Lin Peng. An iBeacon-based indoor and outdoor positioning system for the fire emergency command. Forum on Cooperative Positioning and Service (CPGPS). IEEE. 2017. Retrieved from: https://ieeexplore.ieee.org/document/8075148
  7. Vamsi, Karthik Vadlamani, Manish, Bhattarai, Meenu Ajith, Manel Martınez-Ramon. A Novel Indoor Positioning System for unprepared firefighting scenarios. Electrical and Computer Engineering. University of New Mexico. Albuquerque. 2020. Retrieved from: https://arxiv.org/abs/2008.01344
  8. Lei, Niu. A Survey of Wireless Indoor Positioning Technology for Fire Emer-gency Routing. Lanzhou Jiaotong University. Retrieved from: https://www.researchgate.net/publication/263019395_A_Survey_of_Wireless_Indoor_Positioning_Technology_for_Fire_Emergency_Routing
  9. Costa, F., Monorchio, A., Manara, G. Theory, design and perspectives of elec-tromagnetic wave absorbers. IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine. 2016. № 2. Vol. 5. 67–74.
  10. Borland C++Builder Developer’s Guide. Borland Software Corporation 100 Enterprise Way/ Scotts Valley. 1284 p. Retrieved from: http://it.onat.edu.ua/docs/1_[ENGLISH]_C++_Borland_Builder_VCL_Book.pdf

Дослідження статистики потоку пожеж, що виникають на території міст

 

Коваленко Роман Іванович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-2083-7601

 

Назаренко Сергій Юрійович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-0891-0335

 

Дем’янишин Володимир Миколайович

Національна академія Національної гвардії України

http://orcid.org/0000-0003-1734-4021

 

Колєнов Олександр Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-3736-9165

 

Семків Валерія Олексіївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1584-4754

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2021-34-10

 

Ключові слова: потік викликів, пожежа, аварійно-рятувальне формування, статистичні дані, закон розподілу Пуассона

 

Анотація

Досліджено потік викликів, які пов’язані з пожежами, що виникають на території міст. Для цього з використанням методів кластерного аналізу міста було поділено на групи за критеріями чисельності населення та площею території. В результаті цього було виконано групування міст на шість груп. В окрему групу ввійшло лише місто Київ. Далі з кожної із груп було відібрано по п’ять міст та опрацьовано статистику щодо кількості пожеж за період 2020 року. На основі отриманих даних проведено перевірку статистичної гіпотези про те, що потік пожеж, які виникали в містах може бути описаний законом розподілу Пуассона. У якості критерію узгодженості обрано критерій Романовського. Загалом із 26 досліджуваних міст у 7 потік викликів може бути описаним законом розподілу Пуассона. Показник потоку викликів, які пов’язані з пожежами для цих міст склав від 69 до 342. Єдиним містом, яке потрапило у цей діапазон і по якому не було підтверджено вказану раніше гіпотезу стало місто Херсон. Щодо міст в яких показник кількості пожеж за рік був меншим за 69 або перевищив показник 342 статистичну гіпотезу про пуассонівський розподіл потоку викликів підтверджено не було. По даним, які відображали щоденну кількість викликів у містах впродовж року також було розраховано показник дисперсії. Встановлено, що для міст по яким було підтверджено пуассонівський розподіл потоку викликів цей показник коливається в межах від 0,21 до 1,72. Відповідно не завжди потік пожеж, який виникає в містах може бути описаний законом розподілу Пуассона, а тому перш ніж використовувати математичні моделі, які побудовані на його основі для проведення досліджень, необхідно спочатку провести перевірку вказаної гіпотези. Не виконання вказаної раніше умови може у подальшому негативно вплинути на адекватність отриманих результатів.

 

Посилання

  1. World Fire Statistics. Report № 25. Retrieved from http://www.ctif.org/sites/default/files/2020-06/CTIF_Report25.pdf
  2. Hulida, Е., Voіtovіch,, Movchan, І. (2017). The flight of the fire and their one-life in the city. Fire safety, 2017, 31, 30–35. Retrieved from https://journal.ldubgd.edu.ua/index.php/PB/article/download/101/90
  3. Kovalenko, R., Kalynovskyi, A., Nazarenko, S., Kryvoshei, B., Grinchenko, E., Demydov, Z., Mordvyntsev, M., Kaidalov, R. (2019). Development of a method of completing emergency rescue units with emergency vehiclesdoi. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2019, 3 (100), 54–62. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.175110
  4. Tiutiunyk, V., Ivanets, H. V., Tolkunov, I. A., Stetsyuk, E. I. (2018). System approach for readiness assessment units of civil defense to actions at emergency situations. Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2018, 1, 99–105. doi: 10.29202/nvngu/2018-1/7
  5. Slimacek,, Lindqvist Bo. H. (2016). Nonhomogeneous Poisson process with nonparametric frailty. Reliability Engineering & System Safety, 2016, 149, 14‒23. doi:10.1016/j.ress.2015.12.005
  6. Wang,, Chong, Z. L., Qiu, P. (2021). Optimal monitoring of Poisson data with known and unknown shifts. Computers & Industrial Engineering, 154, 107100. doi:10.1016/j.cie.2021.107100
  7. Yadav,, Jeyaseelan L., Jeyaseelan V., Durairaj J., George S., Selvaraj K. G., Bangdiwala S. I. (2021). Can Generalized Poisson model replace any other count data models? An evaluation. Clinical Epidemiology and Global Health, 11, 100774. doi: https://doi.org/10.1016/j.cegh.2021.100774
  8. Li,, Dey, D. K. (2021). Estimation of COVID-19 mortality in the United States using Spatio-temporal Conway Maxwell Poisson model. Spatial Statistics, 100542. doi: 10.1016/j.spasta.2021.100542
  9. Pieter, van den Berg, Guido, A. G. Legemaate, Rob D. van der Mei. (2017). Increasing the Responsiveness of Firefighter Services by Relocating Base Stations in Amsterdam. INFORMS PubsOnLine, 2017, 352‒361. doi:10.1287/inte.2017.0897
  10. Ali, S-N., Asgary, (2013). Modeling number of firefighters responding to an incident using artificial neural networks. International Journal of Emergency Services, 2013, 2, 104‒118. doi:10.1108/IJES-03-2012-0001

Експериментальне дослідження розвитку пожежі в будівлі

 

Дубінін Дмитро Петрович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0001-8948-5240

 

Лісняк Андрій Анатолійович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/ 0000-0001-5526-1513

 

Шевченко Сергій Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-6740-9252

 

Криворучко Євген Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0001-7332-9593

 

Гапоненко Юрій Іванович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-0854-5710

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2021-34-8

 

Ключові слова: макет будинку, розвиток пожежі, температура, ролловер, флешовер, бекдрафт

 

Анотація

Проведені експериментальні дослідження, щодо виникнення пожежі в житловому будинку в залежності від умов її розвитку. Для проведення досліджень застосовувався макет будинку, що дозволив наочно продемонструвати розвиток пожежі із показом її явищ. Визначено, що розвиток пожежі з обмеженим доступом кисню відбувається з виникненням явищ пожежі, таких як ролловер, флешовер та бекдрафт, а при достатньому доступу кисню відбувається у звичайному режимі. Встановлено, що під час розвитку пожежі спочатку виникає явище ролловер, що пояснюється займанням шару нагрітих газів, потім виникає флешовер, що характеризується спалахом, а стосовно бекдрафт то це явище відбувається за рахунок спалаху незгорілих нагрітих газів з послідуючим вибухом. Здійснено вимірювання температури за допомогою тепловізору FLIR K33 під час розвитку пожежі. Отримані результати показують, що розвиток пожежі з достатнім доступом кисню відбувається до настання максимальної температури в приміщенні з послідуючим зменшенням її за рахунок загасання пожежі або подаванням в осередок пожежі вогнегасних речовин. При розвитку пожежі з обмеженим доступом кисню виникають такі явища, як ролловер, флешовер та бекдрафт. Отримані результати вимірювання під час досліджень розвитку пожежі в залежності від її умов, представлені в якості фотореєстрації зображень з тепловізору так і графічно. Встановлено, що при виникненні явища флешовер, температура спалаху становить 234 °С, а при явищі бекдрафт, температура спалаху незгорілих нагрітих газів з послідуючим вибу-хом становить 569 °С. Експериментально визначено, що своєчасне охолодження нагрітих газів запобігає виникненню явищ пожежі. Отримані результати проведених експериментальних досліджень дають змогу підвищити рівень професійної майстерності особового складу пожежно-рятувальних підрозділів під час проведення оперативних дій з гасіння пожеж в житлових будівлях.

 

Посилання

  1. Dubinin, D., Korytchenko, K., Lisnyak, A., Hrytsyna, I., Trigub, V. (2018). Improving the installation for fire extinguishing with finely­dispersed water. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2/10 (92), 38–43. doi:10.15587/1729-4061.2018.127865
  2. Korytchenko, K., Sakun, O., Dubinin, D., Khilko, Y., Slepuzhnikov, E., Nikorchuk, A., Tsebriuk, I. (2018). Experimental investigation of the fire-extinguishing system with a gas-detonation charge for fluid acceleration. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3/5 (93), 47–54. doi: 10.15587/1729-4061.2018.134193
  3. Fire Engineering/FDIC International. Retrieved from https://www.fireengineering.com.
  4. Draft Curtain Tactics (An Evaluation of Flow Path Control). Retrieved from www.fireengineering.com/articles/2014/12/draft-curtain-tactics.html
  5. CFBT-US LLC. Retrieved from http://cfbt-us.com
  6. Mini Flashover Trainer. Retrieved from https://www.optisafe.dk/media/productpdf/0/4/049-027-001_mini_flash-over_trainer_manual.pdf
  7. Mini-Backdraft-Trainer. Retrieved from https://www.rescue-tec.de/en/training/fire-training/mini-backdraft-trainer/flash-over-box
  8. NFPA 921. (2017). Guide for Fire and Explosion Investigations
  9. DIN EN ISO 13943-2018. (2018). Fire safety-Vocabulary (ISO 13943:2017); German and English version EN ISO 13943:2017
  10. NFPA 1410. (2020). Standard on Training for Initial Emergency Scene Operations.
  11. Poplin, G. S., Roe, D. J., Peate, W., Harris, R. B., Burgess, J. L. (2014). The Association of Aerobic Fitness With Injuries in the Fire Service. American Journal of Epidemiology. 179(2), 149–155. doi: 10.1093/aje/kwt213.
  12. Särdqvist, S., Jonsson, A., Grimwood, P. (2018). Three Different Fire Suppression Approaches Used by Fire and Rescue Services. Fire Technology, 55(82), doi: 10.1007/s10694-018-0797-9
  13. Wu, C. L., Carvel, R. (2017). An experimental study on backdraught: The dependence on temperature, Fire Safety Journal, 91, 320–326. doi: 10.1016/J.FIRESAF.2017.04.003.
  14. Fleischmann, C. M., Chen, Z. (2013). Defining the Difference between Backdraft and Smoke Explosions. Procedia Engineering, 62, 324–330. doi: 10.1016/j.proeng.2013.08.071
  15. Weng, W., Fan, W.C. (2002). Experimental Study on the Mitigation of Backdraft in Compartment Fires with Water Mist. Journal of Fire Sciences, 20(4), 259–278. doi: 10.1177/073490402762574721
  16. Svensson, S., Van de Veire, M. (2019). Experimental Study of Gas Cooling During Firefighting Operations // Fire Technology, 55 (7), 285–305. doi: 10.1007/s10694-018-0790-3
  17. Dubinin, D. P. (2021). Doslidzhennja vymog do perspektyvnyh zasobiv pozhezhogasinnja tonkorozpylenoju vodoju. Problemy nadzvychajnyh sytuacij, (33), 15–29. doi: 10.52363/2524-0226-2021-33-2

Геоінформаційна система управління пожежними підрозділами

 

Кустов Максим Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-6960-6399

 

Морщ Євген Володимирович

Департамент запобігання надзвичайним ситуаціям апарату ДСНС

http://orcid.org/0000-0003-0131-2332

 

Федоряка Олег Іванович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-6381-5985

 

Сошинський Олександр Ігоревич

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-7921-1294

 

Савченко Олександр Віталійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1305-7415

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2021-34-9

 

Ключові слова: геоінформаційна система, технологічна схема, GAS платформа, інтерактивні шари, локальна територія, район обслуговування, розміщення підрозділів

 

Анотація

Розроблено модель інтенсивності руху пожежних підрозділів по транспортним шля-хам з різними характеристиками. На базі отриманої моделі проведено порівняльний розрахунок середньої швидкості руху пожежних підрозділів у обласних центрах, містах районного значення та селищах. Розроблено структуру геоінформаційної системи управління пожежними підрозділами з використання стандартних розширень для SQL серверів та включає в себе щонайменш 9 шарів, деякі з яких мають інтерактивні зв’язки із додатковими базами даних. Розроблена структура дозволяє вирішувати комплекс питань управляння пожежними підрозділами, як на етапі проектування забудови локальної території так і під час управління процесом гасіння пожеж на цій території. Інтегрування даних з розподілам пожежного ризику по локальній території та територіального розміщення пожежно-рятувальних частин в інтерактивній формі дозволить оптимізувати територіальне розміщення пожежно-рятувальних частин на етапі забудови, а також визначити актуальність вже існуючої забу-дови ступеням пожежного ризику. Інтерактивна інформація про наявність оперативно-рятувальної техніки у відповідних підрозділах та стан транспортної мережі на шляхах до місця пожежі дозволяє керівнику гасіння пожежі та оперативно-диспетчерській службі швидко визначити який вид та кількість техніки та особового складу можна задіяти на ліквідацію певної пожежі, визначити час прибуття підрозділу до місця виклику, а також швидко перенаправляти резерви у випадку необхідності. Сукупне використання розробленої струк-тури геоінформаційної системи із супутниковою системою контролю руху транспорту дозволяє контролювати переміщення оперативно-рятувальних підрозділів та перерозподіляти сили та засоби в межах локальної території.

 

Посилання

  1. Kravtsiv, S. Ya., Sobol, O. M., Maksimov, A. V. (2016). The anasysis of integral risks of the territore of Ukraine. Problems of emergencies situation, 23, 53 60. URL: http://pes.nuczu.edu.ua/uk/arkhiv-nomeriv/43-vipusk-23
  2. Xia, Z., Li, H., Chen, Y., Yu, W. (2019). Integrating spatial and non-spatial dimensions to measure urban fire service access. ISPRS International Journal of Geo-Information, 8, 138–145. doi: 10.3390/ijgi8030138
  3. Kravtsiv, S. Ya., Sobol, O. M., Samiliv, T. Ya. (2018). Determination of the limits of the application of the statistical method for evaluation integral fire risks. Problems of emergencies situation, 27, 47 51. URL: http://pes.nuczu.edu.ua/uk/arkhiv-nomeriv/47-vipusk-29
  4. Jain, S., Jain, S. S., Jain, G. (2017). Traffic congestion modelling based on origin and destination. Procedia Engineering, 187, 442 450. doi: 10.1016/j.proeng.2017.04.398
  5. Keane, R. E. Drury, S. A., Karau, E. C., Hessburg, P. F., Reynolds, K. M. (2010). A method for mapping fire hazard and risk across multiple scales and its application in fire management. Ecological Modelling, 221, 2 18. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2008.10.022
  6. Kustov, M. V., Tyutyunyk, V. V., Fedoryaka, O. I. (2020). Assessment of the level of fire danger in the local area. Fire safety problems, 48, 67 79. URL: https://nuczu.edu.ua/ukr/arkhiv-nomeriv/74-zbirka-naukovykh-prats-ppb/3435-vipusk-48
  7. Bolstad, P. (2016). GIS fundamentals: A first text on geographic information systems. Eider (PressMinnesota), 178. http://repository.ntt.edu.vn/jspui/handle/ 298300331/2885
  8. Matthews, P. (2018). Station Design: A GIS Approach to Fire Station and EMS Projects. Firehouse, 12 18. URL: https://www.firehouse.com/stations/news/21011087/ station-design-a-gis-approach-to-fire-station-and-ems-projects
  9. Liu, X., Wang, X., Wright, G., Cheng, J. C., Li, X., Liu, R. (2017). A state-of-the-art review on the integration of Building Information Modeling (BIM) and Geographic Information System (GIS). ISPRS International Journal of Geo-Information, 6(2), 53. doi: 10.3390/ijgi6020053
  10. Castronova, A. M., Goodall, J. L., Elag, M. M. (2013). Models as web services using the open geospatial consortium (ogc) web processing service (wps) standard. Environmental Modelling & Software, 41, 72 83. doi: 10.1016/j.envsoft.2012.11.010
  11. Alexandris, G., Giannikos, I. (2010). A new model for maximal coverage exploitting GIS capabilities. European Journal of Operational Research, 202, 328 338. doi: 10.1016/j.ejor.2009.05.037
  12. Geoinformation system of emergency prevention. Developed by MagneticOne Municipal Technologies. 2018. URL: https://magneticonegis.maps.arcgis.com/apps/webappviewer/index.html?id=c3ee695327424c9390fc610ce55a409b
  13. Morozov, V., Iarkov, S. (2018). The application of lane occupancy parameter for solving tasks of traffic management. Transportation research procedia, 36, 520 526. doi: 10.1016/j.trpro.2018.12.141
  14. Wang, W. X., Guo, R. J., Yu, J. (2018). Research on road traffic congestion index based on comprehensive parameters: Taking Dalian city as an example. Advances in Mechanical Engineering, 10(6), 1 8. doi: 10.1177/1687814018781482
  15. Changxi Ma, Jibiao Zhou, Xuecai (Daniel) Xu, Jin Xu. (2020). Evolution Regularity Mining and Gating Control Method of Urban Recurrent Traffic Congestion: A Literature Review. Journal of Advanced Transportation, 2020, 13. doi: 10.1155/2020/5261580
  16. Kustov, M. V., Sobol, O. M., Fedoryaka, O. I. (2021) Territorial location of fire departments of different functional capacity. Problems of emergencies, 33, 181 192. doi: 10.52363/2524-0226-2021-33-14
  17. Şen, A., Önden, İ., Gökgöz, T., Şen, C. (2011). A GIS approach to fire station location selection. GeoInformation for disaster management, 10 15. doi: 10.13140/2.1.2568.4804
  18. Linn, K. N. Z., Lupin, S., Linn, H. H. (2019). Analysis of the effectiveness of fire station locations using GIS-model. In 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 1840 1843. doi: 10.1109/EIConRus.2019.8657048

Ідентифікація кластерної будови вуглеводнів за температурами плавлення

 

Трегубов Дмитро Георгійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-1821-822X

 

Тарахно Олена Віталіївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-9385-9874

 

Соколов Дмитро Львович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-7772-6577

 

Трегубова Флора Дмитрівна

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-2497-7396

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2021-34-7

 

Ключові слова: кластер, будова речовини, температура плавлення, масова швидкість вигоряння, осциляцій-ність, вуглеводні, розрахунок

 

Анотація

Проаналізовано наявність коливальних змін властивостей речовини у гомологічних рядах вуглеводнів, зокрема для температури плавлення. Наведено методику прогнозування масової швидкості вигоряння спиртів та алканів нормальної будови на підставі значень температур плавлення для врахування осциляційності. Доведено, що тенденція до зростання температур плавлення в залежності від кількості атомів карбону у молекулі для обраних гомологічних рядів вуглеводнів (алкани, алкени, алкіни, циклоалкани нормальної будови) має певну осциляційність за принципом «парних-непарних» молекул або ступінчастість з різним відхиленням від лінійності. Показано, що подібність вказаної залежності між гомологічними рядами виникає, якщо алкени та алкіни розглядати, як більш короткі молекули, ніж відповідні алкани, а циклоалкани – як більш довгі. Прийнято у якості робочої гіпотези, що це пояснюється наявністю найменшої структурної одиниці речовини у вигляді кластерів з певним координаційним числом. Осциляційність властивостей речовини пояснено тим, що кластерізація може відбуватись як по місцю кінцевого карбону у молекулі, так і за іншими карбонами у ланцюзі молекули, причому цей факт залежить від «парності-непарності». На підставі відомих значень температур плавлення у гомологічних рядах запропоновано можливу будову кластерів. Показано, що отримані значення еквівалентних довжин для означених кластерів корелюють з відповідними температурами плавлення. Вказану кореляцію описано поліномом третього ступеня, що дає коефіцієнт апроксимації 0,995 та середнє від-хилення 7,1 К. Розроблено апроксимаційну формулу для розрахунку температури плавлення вказаних класів вуглеводнів на підставі значень еквівалентної молекулярної маси та довжини кластеру. Даний розрахунок характеризується коефіцієнтом апроксимації 0,997 та середнім відхиленням 4,2 К. Акцентовано увагу на можливості покращення збіжності розрахунку з властивостями речовини за умови уточнення будови кластерів.

 

Посилання

  1. Boronski, J., Seed, J. et al. (2021). A crystalline tri-thorium cluster with σ-aromatic metal–metal bonding. Nature, 598, 72–75. doi: 10.1038/s41586-021-03888-3
  2. Gun’ko, V., Nasiri, R. Sazhin, S. (2014). A study of the evaporation and condensation of n-alkane clusters and nanodroplets using quantum chemical methods // Scientific Reports. Fluid Phase Equilibria, 366, 99–107. doi: 10.1016/j.fluid.2014.01.010
  3. Toikka, A. M., Toikka, M. A., Pisarenko, Y. A. Serafimov, L. A. (2009). Vapor-liquid equilibria in systems with esterification reaction. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 43, 2, 129–142. doi: 10.1134/S004057950902002X
  4. Doroshenko, I. Yu. (2017). Spectroscopic study of cluster structure of n-hexanol trapped in an argon matrix. LTPh, 43, 6, 919–926. doi: 10.1063/1.4985983
  5. Alonso, J. A. (2011). Structure and Properties of Atomic Nanoclusters. Imperial College Press. 492. doi: 10.1142/p383
  6. Litinskii, G. B. (2008). Statistical thermodynamics of mixtures of polar liquids in the model of hindered rotation of molecules. JPhCh, 82, 9, 1475–1479. doi: 10.1134/S0036024408090124
  7. Shykov, A. A., Garkushin, I. K. et al. (2010). Analytical and graphic interrelation of n-alkanes melting and boiling temperatures. BChJ, 17, 2, 50–53. Retrieved from https://af.booksc.org/book/36331769/056265
  8. Hao, P., Dong, Z. et al. (2018). n-Alkanes phase change materials and their microencapsulation for thermal energy storage. Energy Fuels, 32, 7262−7293. doi: 10.1021/acs.energyfuels.8b01347
  9. Fingas, M. (2012). Studies on the evaporation regulation mechanisms of crude oil and petroleum products. AChES. 2, 2, 246–255. doi: 10.4236/aces.2012.22029
  10. Tregubov, D. G., Tarakhno, О. V. Trehubova, F. D. (2021). Nonlinearity of mass velocities of burning for hydrocarbons from different homological series. Emergency protection. Svetlaya Roshcha: IRUQ, 2021, 155–159. Retrieved from http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/13565
  11. Piana, M., Stecher, K. et al. (2016). Laboratory сourse in рhysical сhemistry for fundamental studies. Munchen: Technische Universität, 500. Retrieved from https://www.department.ch.tum.de/fileadmin/w00bzu/tec/Teaching/PC-I_LabCourseScript_SS2020_2.8_B_W.pdf
  12. Tregubov, D., Tarakhno, О., Sokolov, D., Trehubova, F. (2020). The oscillation of n-alkanes characteristic temperatures under the action the cluster structure of substance. Problems of Emergency Situations, 32, 14–30. doi: 10.5281/zenodo.4400131
  13. Tregubov, D. G., Tarakhno, O. V. Kyreev, O. O. (2018). Vplyv klasternoyi budovy tekhnichnykh sumishey ridyn na znachennya kharakternykh temperatur. Problemy nadzvychaynykh sytuatsiy, 28, 99–110. doi: 10.5281/zenodo.2598054
  14. Tarakhno, O. V., Tregubov, D. G. Zhernokl'ov, K. V. (2010). Teoríya rozvitku ta pripinennya gorínnya. ch.I. Kharkiv, Mís'ka drukarnya, 309. Retrieved from: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/3233
  15. Laszlo, P. (1993). Logique de la synthese organique, 1, 208. Retrieved from: https://sites.google.com/site/kingtencithejohhtur/telecharger-logique-de-la-synthese-organique-pdf (дата звернення: 20.08.2021).
  16. Hydrocarbons – Physical Data. (2021, 20.08). Engineering ToolBox. Retrieved from https://www.engineeringtoolbox.com/hydrocarbon-boiling-melting-flash-autoignition-point-density-gravity-molweight-d_1966.html