Розрахунковий метод оцінювання стану сталевих конструкцій будівель при розвитку пожежі

 

Дубінін Дмитро Петрович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

Лісняк Андрій Анатолійович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

Шевченко Сергій Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

Грицина Ігор Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-2581-1614

 

Гапоненко Юрій Іванович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-12

 

Ключові слова: пожежа, швидкість зміни температури, сталеві конструкції, криві пожежі, вогнезахисний засіб

 

Анотація

 

Об’єктом дослідження є процес оцінювання стану сталевих конструкцій будівель при розвитку пожежі. Обґрунтовано та проаналізовано використання стандартних кривих по-жеж, як ISO 834, ASTM E119, що визначають температурну залежність у часі. На підставі цього запропоновано розрахунковий метод з визначення швидкості зміни температури для захищених та незахищених сталевих конструкцій з використанням кривих пожеж. Для захи-сту сталевих конструкцій від високої температури використовувалися такі вогнезахисні за-соби, як теплоізоляційні плити, гіпсокартоні листи та цементно-піщана штукатурка з відпо-відними тактико-технічними характеристиками. За отриманими результатами дослідження встановлено, що найбільш ефективним вогнезахисним засобом для сталевих конструкцій є теплоізоляційні плити, а найменш ефективним цементно-піщана штукатурка. Це визначено за рахунок різниці температури, так відповідно до ISO 834 для теплоізоляційної плити на 5 годині впливу, температура становить 896,2 ºС, а для гіпсокартону – 474,8 ºС, цементно-піщаної штукатурки – 316,25 ºС. Так відповідно до ASTM E119 для теплоізоляційної плити на 5 годину впливу, температура становить 869,85 ºС, а для гіпсокартону – 463,34 ºС, це-ментно-піщаної штукатурки – 310,70 ºС. З проведених результатів дослідження можна за-значити, що стандартні криві пожежі ISO 834 та ASTM E119 дають змогу проводити дослі-дження та визначати швидкість зміни температури при цьому слід зазначити що суттєво вони не відрізняються між собою. Також отримані графічні залежності, для сталевих конс-трукцій з урахуванням засобів вогнезахисту та стандартних кривих пожеж ISO 834 та ASTM E119. Отримані результати дослідження дають змогу підвищити рівень пожежної безпеки будівель та споруд на стадіях проектування та експлуатації, а також вчасно визна-чати граничний (критичний) стан сталевих конструкцій під час проведення оперативних дій з гасіння пожеж.

 

Посилання

 

  1. Дубінін Д. П., Лісняк А. А., Шевченко С. М., Криворучко Є. М., Гапоненко Ю. І. Експериментальне дослідження розвитку пожежі в будівлі. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2021. № 34. С. 110–121. doi: 10.52363/2524-0226-2021-34-8
  2. Дубінін Д. П., Лісняк А. А., Шевченко С. М., Криворучко Є. М., Гапоненко Ю. І. Дослідження впливу будівельного матеріалу конструкції будівлі на розвиток внутрішньої пожежі. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2022. № 35. С. 175–185. doi: 10.52363/2524-0226-2022-35-13
  3. Наказ МВС від 26.12.2018 року № 1064 «Про затвердження Правил з вогнезахисту». URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0259-19#Text
  4. Дубінін Д. П. Дослідження вимог до перспективних засобів пожежогасіння тонкорозпиленою водою. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2021. № 33. С. 15–29. doi: 10.52363/2524-0226-2021-33-2
  5. Yilmaz D. G. Fire Safety of Tall Buildings: Approach in Design and Prevention. 5th International Conference of Contemporary Affairs in Architecture and Urbanism (ICCAUA-2022). Р. 206–216. doi: 10.38027/ICCAUA2022EN0215
  6. Sadkovyi V., Andronov V., Semkiv O. et al. Fire resistance of reinforced concrete and steel structures. Kharkiv: РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, 2021. 180 р. doi: 10.15587/978-617-7319-43-5
  7. Bicer A., Kar F. Thermal and mechanical properties of gypsum plaster mixed with expanded polystyrene and tragacanth. Thermal Science and Engineering Progress. 2017. 1. Р. 59–65. doi: 10.1016/j.tsep.2017.02.008
  8. Wang H., Nie, S., Li, J. Reduction model of hot- and cold-rolled high-strength steels during and after fire. Fire Safety Journal. 2022. 129. Р. 103563. doi: 10.1016/j.firesaf.2022.103563
  9. Zhang C., Grosshandler W., Sauca A. et al. Design of an ASTM E119 Fire Environment in a Large Compartment. Fire Technol. Fire Technology. 2020. 56. Р. 1155–1177. doi: 10.1007/s10694-019-00924-7
  10. Chen M.-T., Pandey M., Young B. Mechanical Properties of Cold-formed Steel Semi-oval Hollow Sections after exposure to ISO-834 fire. Thin-Walled Structures. 2021. 167. Р. 108202. doi: 10.1016/j.tws.2021.108202
  11. Миргород О. В., Пушкаренко А. С., Васильченко О. В., Квітковський Ю. В., Луценко Ю. В. Вогнезахисне обробляння будівельних матеріалів і конструкцій. НУЦЗУ, КП «Міська друкарня», 2011. 176 р.
  12. BS EN 1991-1-2:2002 Eurocode 1. Actions on structures General actions. Actions on structures exposed to fire, 2002.
  13. ISO 834-11:2014 Fire resistance tests – Elements of building construction – Part 11: Specific requirements for the assessment of fire protection to structural steel elements, 2014.
  14. Dzidic S. Fire Resistance of RC Slabs according to ACI/TMS 216.1 and EC 2 – Possibility for Comparison. Zbornik radova Građevinskog fakulteta. 2018. 34. Р. 43–53. doi: 10.14415/konferencijaGFS2018.003
  15. ASTM E119: Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials, 2018.
  16. Buchanan A. H., Abu A. K. Structural Design for Fire Safety. University of Canterbury, 2017. № 2. 440 р.

 

Модель охолодження стінки резервуара водою при пожежі в сусідньому резервуарі

 

Максименко Максим Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1888-4815

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-11

 

Ключові слова: пожежа в резервуарі, тепловий вплив пожежі, теплообмін, охолодження водою

 

Анотація

 

Розглянуто охолодження стінки резервуара водою в умовах пожежі в сусідньому ре-зервуарі. Побудовано модель охолоджувальної дії водної плівки, що стікає по стінці резер-вуара. Модель спирається на рівняння теплового балансу стінки резервуара і рівняння теп-лового балансу для водної плівки. Модель враховує променевий теплообмін стінки з факе-лом, навколишнім середовищем і внутрішнім простором резервуару; конвекційний теплоо-бмін стінки з водою і пароповітряною сумішшю в газовому просторі резервуару. Основним припущенням моделі є припущення про сталу швидкість стікання води і, відповідно, сталу товщину шару води на стінці. Для розв’язання рівнянь теплового балансу стінки і водної плівки використано метод скінчених різниць. Значення коефіцієнтів конвекційного теплоо-бміну знайдено із застосуванням методів теорії подібності. Коефіцієнт конвекційного теп-лообміну між стінкою і водною плівкою має лінійну залежність від температури води і сте-пеневу залежність від інтенсивності подачі води на охолодження. Визначено, що коефіцієнт конвекційного теплообміну між стінкою і водною плівкою на 3 порядки перевищує коефіці-єнт конвекційного теплообміну стінки з повітрям. Показано, що розподіл температур в сті-нці резервуара і водній плівці збігається до усталеного розподілу. Поєднання рівнянь теп-лового балансу для стінки і водної плівки дозволяє побудувати алгоритм розрахунку тем-ператур в стінці резервуара і водній плівці. Суть алгоритму полягає в послідовному обчис-ленні усталеного значення температури стінки і приросту температури водної плівки в точ-ках, розташованих вздовж вертикалі на стінці резервуара з певним кроком. Алгоритм почи-нає роботу з точки на верхньому краї стінки резервуара і закінчує у точці на рівні нафто-продукту. Отримані результати можуть бути використані для визначення інтенсивності по-дачі води на охолодження стінки резервуара при пожежі в сусідньому резервуарі.

 

Посилання

 

  1. Yang R., Wang Z., Jiang J., Shen S, Sun P., Lu Y. Cause analysis and prevention measures of fire and explosion caused by sulfur corrosion. Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 108. P. 104342. doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.104342
  2. Ni Z., Wang Y. Relative risk model for assessing domino effect in chemical process industry. Safety Science. 2016. Vol. 87. P. 156–166. doi: 10.1016/j.ssci.2016.03.026
  3. Otrosh Yu., Semkiv O., Rybka E., Kovalov A. About need of calculations for the steel framework building in temperature influences conditions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 708(1). doi: 10.1088/1757-899X/708/1/012065
  4. Kustov M. V., Kalugin V. D., Tutunik V. V., Tarakhno E. V. Physicochemical principles of the technology of modified pyrotechnic compositions to reduce the chemical pollution of the atmosphere. Chemistry and Chemical Technology Issues. 2019. Vol. 1. P. 92–99. doi: 10.32434/0321-4095-2019-122-1-92-99
  5. Mygalenko K., Nuyanzin V., Zemlianskyi A., Dominik A., Pozdieiev S. Development of the technique for restricting the propagation of fire in natural peat ecosystems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 1(10). P. 31–37. doi: 10.15587/1729-4061.2018.121727
  6. Popov O., Iatsyshyn A., Kovach V., Artemchuk V., Kameneva I., Taraduda D., Sobyna V., Sokolov D., Dement M., Yatsyshyn T. Risk assessment for the population of Kyiv, Ukraine as a result of atmospheric air pollution. Journal of Health and Population. 2020. Vol. 10(25). doi: 10.5696/2156-9614-10.25.200303
  7. Mukunda H. S., Shivakumar A., Bhaskar Dixit C. S. Modelling of unsteady pool fires – fuel depth and pan wall effects. Combustion Theory and Modelling. 2021. doi: 10.1080/13647830.2021.1980229
  8. Elhelw M., El-Shobaky A., Attia A., El-Maghlany W. M. Advanced dynamic modeling study of fire and smoke of crude oil storage tanks. Process Safety and Environmental Protection. 2021. Vol. 146. P. 670–685. doi: 10.1016/j.psep.2020.12.002
  9. Semerak M., Pozdeev S., Yakovchuk R., Nekora O., Sviatkevich O. Mathematical modeling of thermal fire effect on tanks with oil products. MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 247(00040). doi: 10.1051/matecconf/201824700040
  10. Espinosa S. N., Jaca R. C., Godoy L. A. Thermal effects of fire on a nearby fuel storage tank. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2019. Vol. 62(103990). doi:10.1016/j.jlp.2019.103990
  11. Li Y., Jiang J., Zhang Q., Yu Y., Wang Z., Liu H., Shu C.-M. Static and dynamic flame model effects on thermal buckling: Fixed-roof tanks adjacent to an ethanol pool-fire. Process Safety and Environmental Protection. 2019. Vol. 127. P. 23–35. doi: 10.1016/j.psep.2019.05.001
  12. Ahmadi O., Mortazavi S. B., Pasdarshahri H., Mohabadi H. A. Consequence analysis of large-scale pool fire in oil storage terminal based on computational fluid dynamic (CFD). Process Safety and Environmental Protection. 2019. Vol. 123. P. 379–389. doi: 10.1016/j.psep.2019.01.006
  13. Abramov Y. A., Basmanov O. E., Mikhayluk A. A., Salamov J. Model of thermal effect of fire within a dike on the oil tank. Naukovyi Visnyk NHU. 2018. Vol. 2. P. 95–100. doi: 10.29202/nvngu/2018-2/12
  14. Басманов О. Є., Максименко М. В. Моделювання впливу пожежі на сусідній резервуар з нафтопродуктом в умовах вітру. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2022. № 1(35). С. 239–253. doi: 10.52363/2524-0226-2022-35-18
  15. Basmanov O., Kulik Y. Estimation of the convection heat exchange rate for tank shells covered with falling water film. East journal of security studies. 2017. Vol. 1. P. 145–154. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/6121
  16. Саламов Д. О., Абрамов Ю. О., Басманов О. Є. Алгоритм розрахунку охолоджувальної дії водної плівки, що стікає по стінці резервуара. Проблеми пожежної безпеки. 2019. № 46. С. 174–178. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/11119
  17. Abramov Y., Basmanov O., Salamov J., Mikhayluk A., Yashchenko O. Developing a model of tank cooling by water jets from hydraulic monitors under conditions of fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Ecology. 2019. 1/10(97). P. 14–20. doi: 10.15587/1729-4061.2019.154669
  18. Elhelw M., El-Shobaky A., Attia A., El-Maghlany W. M. Advanced dynamic modeling study of fire and smoke of crude oil storage tanks. Process Safety and Environmental Protection. 2021. Vol. 46. P. 670–685. doi: 10.1016/j.psep.2020.12.002

 

 Особливості зміни амплітуд біспектру параметрів газового середовища при загорянні матеріалів

 

Поспєлов Борис Борисович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-0957-3839

 

Рибка Євгеній Олексійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-5396-5151

 

Мелещенко Роман Григорович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-5411-2030

 

Безугла Юлія Сергіївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-4022-2807

 

Ященко Олександр Анатолійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-7129-389X

 

Бородич Павло Юрійович  

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-9933-8498

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-9

 

Ключові слова: стійкість об’єктів, небезпечні події, загоряння матеріалів, газове середовище, амплітудний біспектр, виявлення загорянь

 

Анотація

 

Проаналізовані та виявлені особливості амплітудних біспектрів динаміки основних небезпечних параметрів газового середовища на інтервалах відсутності та появи загоряння матеріалів у приміщеннях. Проблема, що вирішувалась, полягає у виявленні загорянь в приміщеннях до появи пожежі. Результати досліджень в цілому свідчать про нелінійний ха-рактер динаміки небезпечних параметрів газового середовища до та після загоряння мате-ріалів. Встановлено, що амплітудний біспектр, на відміну від традиційного амплітудного спектру небезпечних параметрів газового середовища, містить інформацію для надійного виявлення загорянь. В якості такої інформації запропоновано використання величини пози-тивного динамічного діапазону щодо амплітуд біспектру. Встановлено, що при загорянні спирту позитивна динаміка амплітудного біспектру змінюється для всіх небезпечних пара-метрів газового середовища. При цьому суттєві зміни характерні для щільності диму (з 1 дБ до 30 дБ) та температури (з 1 дБ до 70 дБ). Динамічний діапазон амплітуд біспектру для концентрації чадного газу збільшується з 30 дБ до 70 дБ. Визначено, що загоряння паперу спричиняє зниження динамічного діапазону амплітуд біспектру для щільності диму з 40 дБ до 20 дБ. При цьому динамічний діапазон амплітуд біспектру для концентрації чадного га-зу та температури збільшується до 60 дБ. При загорянні деревини зростає динамічний діа-пазон амплітуд біспектру концентрації чадного газу від 40 дБ до 60 дБ, а температури – від 30 дБ до 40 дБ. Виявлено, що при загорянні текстилю діапазон динаміки амплітуд біспект-ру для температури збільшується від 10 дБ до 60 дБ. В цілому одержані результати свід-чать про те, що динамічні характеристики амплітуд біспектру динаміки небезпечних пара-метрів газового середовища можуть розглядатися в якості ознак раннього виявлення заго-рянь у приміщеннях.

 

Посилання

 

  1. Vambol S., Vambol V., Bogdanov I., Suchikova Y., Rashkevich N. Research of the influence of decomposition of wastes of polymers with nano inclusions on the atmosphere. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 6/10(90). P. 57–64. doi: 10.15587/1729-4061.2017.118213
  2. Semko A., Rusanova O., Kazak O., Beskrovnaya M., Vinogradov S., Gricina I. The use of pulsed high-speed liquid jet for putting out gas blow-out. International Journal of Multiphysics. 2015. Vol. 9. № 1. P. 9–20. doi: 10.1260/1750-9548.9.1.9
  3. Mygalenko K., Nuyanzin V., Zemlianskyi A., Dominik A., Pozdieiev S. Development of the technique for restricting the propagation of fire in natural peat ecosystems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 1/10(91). P. 31–37. doi: 10.15587/1729-4061.2018.121727
  4. Popov O., Iatsyshyn A., Kovach V., Artemchuk V., Taraduda D., Sobyna V., Sokolov D., Dement M., Hurkovskyi V., Nikolaiev K., Yatsyshyn T., Dimitriieva D. Physical features of pollutants spread in the air during the emergency at NPPs. Nuclear and Radiation Safety. 2019. Vol. 4/84. 11. doi: 10.32918/nrs.2019.4(84).11
  5. Kovalov A., Otrosh Y., Ostroverkh O., Hrushovinchuk O., Savchenko O. Fire resistance evaluation of reinforced concrete floors with fire-retardant coating by calculation and experimental method. E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 60. №00003. doi: 10.1051/e3sconf/20186000003
  6. Reproduced with permission from fire loss in the United States during 2019. National Fire Protection Association. 2020. 11 p. URL: www.nfpa.org
  7. Ragimov S., Sobyna V., Vambol S., Vambol V., Feshchenko A., Zakora A., Strejekurov E., Shalomov V. Physical modelling of changes in the energy impact on a worker taking into account high-temperature radiation. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2018. Vol. 91. № 1. P. 27–33. doi: 10.5604/01.3001.0012.9654
  8. Otrosh Yu., Semkiv O., Rybka E., Kovalov A. About need of calculations for the steel framework building in temperature influences conditions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 708. №1. 012065. doi: 10.1088/1757-899x/708/1/012065
  9. Vambol S., Vambol V., Kondratenko O., Suchikova Y., Hurenko O. Assessment of improvement of ecological safety of power plants by arranging the system of pollutant neutralization. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 3/10(87). P. 63–73. doi: 10.15587/1729-4061.2017.102314
  10. Kustov M. V., Kalugin V. D., Tutunik V. V., Tarakhno E. V. Physicochemical principles of the technology of modified pyrotechnic compositions to reduce the chemical pollution of the atmosphere. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii. 2019. № 1. P. 92–99. doi: 10.32434/0321-4095-2019-122-1-92-99
  11. Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Krainiukov O., Maksymenko N., Meleshchenko R., Bezuhla Yu., Hrachova I., Nesterenko R., Shumilova А. Mathematical model of determining a risk to the human health along with the detection of hazardous states of urban atmosphere pollution based on measuring the current concentrations of pollutants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. Vol. 4/10(106). P. 37–44. doi: 10.15587/1729-4061.2020.210059
  12. Sadkovyi, V., Andronov, V., Semkiv, O., Kovalov, A., Rybka, E., Otrosh, Yu. et. al.; Sadkovyi, V., Rybka, E., Otrosh, Yu. (Eds.) Fire resistance of reinforced concrete and steel structures. Kharkiv: РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR. 2021. 180 p. doi: 10.15587/978-617-7319-43-5
  13. Development of the method of operational forecasting of fire in the premises of objects under real conditions / Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Samoilov M., Krainiukov O., Biryukov I., Butenko T., Bezuhla Yu., Karpets K., Kochanov E. Eastern-European Journal of Enterprise. 2021. Vol. 2/10(110). P. 43–50. doi: 10.15587/1729-4061.2021.226692
  14. Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Skliarov S. Research into dynamics of setting the threshold and a probability of ignition detection by self­adjusting fire detectors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 5/9(89). P. 43–48. doi: 10.15587/1729-4061.2017.110092
  15. BS EN 54-30:2015 Fire detection and fire alarm systems. Part 30: Multi-sensor fire detectors. Point detectors using a combination of carbon monoxide and heat sensors. doi: 10.3403/30266860u
  16. BS EN 54-31:2014 Fire detection and fire alarm system. – Part 31: Multi-sensor fire detectors. Point detectors using a combination of smoke, carbon monoxide and optionally heat sensors. URL: https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/6d78459f-6378-4845-bf94-3e52a88692df/en-54-31-2014
  17. ISO 7240-8:2014 Fire detection and alarm systems – Part 8: Point-type fire detectors using a carbon monoxide sensor in combination with a heat sensor.
  18. Aspey R. A., Brazier K. J., Spencer J. W. Multiwavelength sensing of smoke using a polychromatic LED: Mie extinction characterization using HLS analysis. IEEE Sens. J. 2005. № 5. Р. 1050–1056. doi: 10.1109/jsen.2005.845207
  19. Chen S. -J., Hovde D. C., Peterson K. A., Marshall A. W. Fire detection using smoke and gas sensors. Fire Safety J. 2007. № 42. Р. 507–515. doi: 10.1016/j.firesaf.2007.01.006
  20. Shi M., Bermak A., Chandrasekaran S., Amira A., Brahim-Belhouari S. A committee machine gas identification system based on dynamically reconfigurable FPGA. IEEE Sens. J. 2008. № 8. Р. 403–414. doi: 10.1109/jsen.2008.917124
  21. Skinner A. J., Lambert M. F. Using smart sensor strings for continuous monitoring of temperature stratification in large water bodies. IEEE Sensors Journal. 2006. № 6. Р. 1473–1481. doi: 10.1109/jsen.2006.881373
  22. Cheon J., Lee J., Lee I., Chae Y., Yoo Y. A single-chip CMOS smoke and temperature sensor for an intelligent fire detector. IEEE Sensors Journal. 2009. № 9. Р. 914–920. doi: 10.1109/jsen.2009.2024703
  23. Ji J., Yang L., Fan W. Experimental Study on Effects of Burning Behaviours of Materials Caused by External Heat Radiation. Journal of Combustion Science and Technology. 2003. № 9. Р. 139.
  24. Peng X., Liu S., Lu G. Experimental Analysis on Heat Release Rate of Materials. Journal of Chongqing University. 2005. № 28. Р. 122.
  25. Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Meleshchenko R., Gornostal S. Analysis of correlation dimensionality of the state of a gas medium at early ignition of materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 5/10(95). P. 25–30. doi: 10.15587/1729-4061.2018.142995
  26. Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Meleshchenko R., Borodych, P. Studying the recurrent diagrams of carbon monoxide concentration at early ignitions in premises. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 3/9(93). P. 34–40. doi: 10.15587/1729-4061.2018.133127
  27. Pospelov B., Rybka E., Meleshchenko R., Krainiukov O., Biryukov I., Butenko T., Yashchenko O., Bezuhla Yu., Karpets K., Vasylchenko R. Short-term fire forecast based on air state gain recurrency and zero-order Brown model. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. Vol. 3/10(111). P. 27–33. doi: 10.15587/1729-4061.2021.233606
  28. Pospelov B., Rybka E., Krainiukov O., Yashchenko O., Bezuhla Y., Bielai S., Kochanov E., Hryshko S., Poltavski E., Nepsha O. Short-term forecast of fire in the premises based on modification of the Brown’s zero-order model. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. Vol. 4/10(112). P. 52–58. doi: 10.15587/1729-4061.2021.238555
  29. Pospelov B., Rybka E., Togobytska V., Meleshchenko R., Danchenko Yu. Construction of the method for semi-adaptive threshold scaling transformation when computing recurrent plots. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 4/10(100). P. 22–29. doi: 10.15587/1729-4061.2019.176579
  30. Pospelov B., Rybka E., Meleshchenko R., Borodych P., Gornostal S. Development of the method for rapid detection of hazardous atmospheric pollution of cities with the help of recurrence measures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 1/10 (97). P. 29–35. doi: 10.15587/1729-4061.2019.155027
  31. Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Krainiukov O., Karpets K., Pirohov O., Semenyshyna I.,. Kapitan R, Promska A., Horbov O. Development of the correlation method for operative detection of recurrent states. Eastern-European Journal of Enterprise. 2019. Vol. 6/4(102). P. 39–46. doi: 10.15587/1729-4061.2019.187252
  32. Sadkovyi V., Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Krainiukov O., Rud А., Karpets K., Bezuhla Yu. Construction of a method for detecting arbitrary hazard pollutants in the atmospheric air based on the structural function of the current pollutant concentrations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. Vol. 6/10(108). P. 14–22. doi: 10.15587/1729-4061.2020.218714
  33. Pospelov B., Andronov V., Rybka E., Bezuhla Y., Liashevska O., Butenko T., Darmofal E., Hryshko S., Kozynska I., Bielashov Y. Empirical cumulative distribution function of the characteristic sign of the gas environment during fire. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. Vol. 4/10(118). P. 60–66. doi: 10.15587/1729-4061.2022.263194
  34. Gottuk D. T., Wright M. T., Wong J. T., Pham H. V., Rose-Pehrsson S. L., Hart S., Hammond M., Williams F. W., Tatem P. A., Street T. T. Prototype Early Warning Fire Detection Systems: Test Series 4 Results. NRL/MR/6180–02–8602, Naval Research Laboratory, 2002.
  35. Полстянкин Р. М. Стохастические модели опасных факторов и парамет-ров очага загорания в помещениях. Проблемы пожарной безопасности. 2015. Вып. 38. С. 130–135. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Ppb_2015_38_24
  36. Saeed M., Alfatih S. Nonlinearity detection in hydraulic machines utilizing bispectral analysis. TJ Mechanical engineering and machinery. 2013. Р. 13–21.
  37. Yang K., Zhang R., Chen S., Zhang F., Yang J., Zhang X. Series arc fault detection algorithm based on autoregressive bispectrum analysis. Algorithms. 2015. Vol. 8. P. 929–950. doi: 10.3390/a8040929
  38. Yang B., Wang M., Zan T., Gao X., Gao P. Application of bispectrum diagonal slice feature analysis in tool wear states monitoring. Research Square. 2021. doi: 10.21203/rs.3.rs-775113/v1
  39. Cui L., Xu H., Ge J., Cao M., Xu Y., Xu W., Sumarac D. Use of bispectrum analysis to inspect the non-linear dynamic characteristics of beam-type structures containing a breathing crack. Sensors. 2021. Vol. 21. 1177. doi: 10.3390/s21041177
  40. Max J. Principes generaus et methods classiques. Tome 1. Paris New York Barselone Milan Mexico Rio de Janeiro. 1981. P. 311.
  41. Implementation of an underwater target classifier using higher order spectral features. Cochin. 2015. URL: https://dyuthi.cusat.ac.in/xmlui/bitstream/ handle/purl/5368/T-2396.pdf?sequence=1
  42. Nikias C. L., Raghuveer M. R. Bispectral Estimation: a Digital Signal Processing Framework. Proc. IEEE. 1987. Vol. 75. № 7. P. 869–891. doi: 10.1109/proc.1987.13824

 

Експрес-оцінка рівня концентрації небезпечних хімічних речовин в повітрі

 

Говаленков Сергій Валентинович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-5610-814X

 

Говаленков Сергій Сергійович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0002-1894-1971

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-10

 

Ключові слова: експрес-оцінка рівня концентрації небезпечної хімічної речовини, апаратно-програмний комплекс

 

Анотація

 

Об’єктом дослідження є надзвичайні ситуації на хімічно небезпечних об’єктах, пов’язані з викидом небезпечних хімічних речовин в повітря. Вирішується проблема забез-печення керівника ліквідації надзвичайної ситуації експрес-оцінками рівня концентрації не-безпечної хімічної речовини, оперативного і максимально точного визначення зон уражен-ня та їх розмірів для безпечного перебування в них особового складу. В роботі запропоно-вано використання апаратно-програмного комплексу для прогнозування рівня концентрації небезпечної речовини в повітрі, визначення зон безпечного розташування сил і засобів, прийняття рішення про використання необхідних засобів індивідуального захисту. Отрима-ні результати дозволяють керівнику ліквідації надзвичайної ситуації оцінити необхідну кі-лькість сил і засобів ще в процесі слідування до місця виклику. Особливістю отриманих ре-зультатів є застосування стохастичних математичних моделей при побудові апаратно-програмного комплексу та його використання для експрес-оцінки рівня концентрації небез-печної речовини в повітрі. Це дозволило отримати конкретні рекомендації щодо порядку визначення раціональної тактичної схеми застосування сил і засобів аварійно-рятувальних підрозділів та їх безпеки, а під час дії воєнного стану – організації взаємодії з іншими стру-ктурними підрозділами держави. Такий підхід до рішення є більш інформативним та скоро-чує час прийняття оптимального рішення у порівнянні з існуючими підходами, моделі та методики яких потребують значної кількості вхідних параметрів, значного часу на їх вимі-рювання. Сферою та умовами практичного використання отриманих результатів є застосу-вання експрес-оцінок рівня концентрації небезпечних хімічних речовин для прогнозування границь безпечних зон для особового складу задіяних підрозділів при надзвичайних ситуа-ціях, пов’язаних з викидом цих речовин на основі розробленого апаратно-програмного комплексу.

 

Посилання

 

  1. Стоєцький В. Ф. та ін. Управління техногенною безпекою об’єктів підвищеної небезпеки. Тернопіль: Видавництво Астон, 2005. 408 с.
  2. Орлов, М. М. Організація застосування частин при охороні особливо важливих державних об’єктів. Інформаційно-довідковий матеріал з теорії та практики. Х.: Акад. ВВ МВС України, 2007. 128 с.
  3. Директива 2012/18/ЄС Європейського парламенту та Ради Європи від 4.07.2012 року про контроль за загрозами значних небезпек, пов’язаних з небезпечними хімічними речовинами (Севезо III).
  4. Розпорядження Кабінету Міністрів України від 22.01.2014 р. №37-р «Про схвалення Концепції управління ризиками виникнення НС техногенного та природного характеру».
  5. Matheny E. M. A Survey of the Structural Determinants of Local Emergency Planning Committee Compliance and Proactivity. Towards an Applied Theory of Precaution in Emergency Management. 2012. URL: http://engagedscholarship.csuohio.edu/etdarchive/195/
  6. Connolly M. Emergency Management in the Federal Republic of Germany: Preserving its Critical Infrastructures from Hazardous Natural Events and Terrorist Acts.
  7. Про затвердження Порядку розміщення пунктів спостережень за забрудненням атмосферного повітря в зонах та агломераціях. Наказ МВС України № 300 від 21.04.2021 р. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0635-21#Text
  8. Pieter L. van den Berg, Guido A.G. Legemaate, Rob D. van der Mei. Increasing the Responsiveness of Firefighter Services by Relocating Base Stations in Amsterdam. INFORMS Pubs On Line. 2017. P. 352–361. URL: http://pubsonline.informs.org/doi/
    abs/10.1287/inte.2017.0897
  9. National Response Framework. Homeland Security URL: https://www.fema.
    gov/media-library-data/20130726-1914-25045-1246/final_nationalresponse_
    pdf/
  10. NFPA 610: Guide for Emergency and Safety Operations at Motorsports Venues, 2014 Edition. URL: http://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-of-codes-and-standards/detail?code=610
  11. NFPA 1670: Standard on Operations and Training for Technical Search and Rescue Incidents, 2017 Edition. URL: http://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-of-codes-and-standards/detail? code=1670
  12. NFPA 1561: Standard for Emergency Services Incident Management System and Command Safety, 2014 Edition. URL: http://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-of-codes-and-standards/detail?code= 1561
  13. Liu Y., Fan Z-P., Yuan Y., Li H. FTA-based method for risk decision-making in emergency response. Computers & Operations Research. 2014. Vol. 42. P. 49 doi: 10.1016/j.cor.2012.08.015
  14. Warren T. N. Decision Making in the Fire Service. Fire Engineering. 2013. URL: http://www.fireengineering.com/articles/2013/08/ decision-making-in-the-fire-service.html
  15. McEntire D. A. Emergency Management in the United States: Disasters Experienced, Lessons Learned, and Recommendations for the Future. URL: https://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwils5ax_qLYAhVhIJoKHUrGDRoQFggwMAA&url=https%3A%2F%2Ftraining.fema.gov%2Fhiedu%2Fdownloads%2Fcompemmgmtbookproject%2Fcomparative%2520em%2520book%2520-%2520chapter%2520-ASnL
  16. Андронов В. А., Рогозін А. С., Соболь О. М., Тютюник В. В., Шевченко Р. І. Природні та техногенні загрози, оцінювання небезпек Х.: Національний університет цивільного захисту України, 2011. 264 с.
  17. Захаренко О. В., Созник А. П. Определение зон заражения при разрушении резервуар с метанолом на открытом складе химического предприятия. Проблеми надзвичайних ситуацій. Харків: УЦЗУ. 2006. Вип. 4. С. 106–114.
  18. Прохач Е. Ю., Михальська Л. Л., Попов Н. П. Особливості гасіння пожежі при загорянні токсичних речовин на відкритій місцевості. Проблемы пожарной безопасности. Харьков: УГЗУ. 2009. Вып. 25. С. 157–161.
  19. Стрілець В. М., Васильєв М. В. Аналіз захисних властивостей засобів індивідуального захисту, які призначені для роботи в умовах викиду небезпечних хімічних речовин. Збірник наукових праць Харківського університету повітряних сил. 2010. Вип. 1(23). С. 197–200.
  20. Басманов О. Є., Говаленков С. С. Попередження надзвичайних ситуацій, викликаних викидом легких газоподібних небезпечних хімічних речовин. Проблеми надзвичайних ситуацій. Харків: НУЦЗУ. 2020. Вип. 31. С. 18–33.
  21. Говаленков С. С. Попередження надзвичайних ситуацій, обумовлених техногенним викидом в атмосферу небезпечних легких газоподібних хімічних речовин. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. Національний університет цивільного захисту України, 2020. 163 с.

 

Встановлення відповідності міжнародного та національного методів класифікації газопароповітряних вибухонебезпечних зон

 

Кулаков Олег Вікторович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0001-5236-1949

 

Михайловська Юлія Валеріївна

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-1090-5033

 

Катунін Альберт Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0003-2171-4558

 

Роянов Олексій Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

https://orcid.org/0000-0001-7631-1030

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-8

 

Ключові слова: вибухонебезпечна зона, вибухонебезпечне середовище, насосна станція, номограма, при-міщення, світлі нафтопродукти

 

Анотація

 

Виявлені розбіжності міжнародного та національного методів класифікації газопаро-повітряних вибухонебезпечних зон (метод остаточної редакції ДСТУ EN IEC 60079-10-1 та метод НПАОП 40.1-1.32) на прикладі приміщень насосних станцій для перекачування світ-лих нафтопродуктів. При застосуванні міжнародного методу може утворюватися або вибу-хонебезпечна зона класу 1, або вибухонебезпечна зона класу 2, або вибухонебезпечна зона не утворюється. Клас зони залежить від масової швидкості витоку бензину та швидкості вентиляції (при високій масової швидкості витоку бензину та низькій швидкості вентиляції утворюється зона класу 1; при збільшенні швидкості вентиляції та незмінності швидкості витоку бензину або створюється зона класу 2 або умови для її створення відсутні). Вибухо-небезпечна зона класу 2 набуває значних розмірів тільки при значних аварійних витоках (зокрема має місце на відстані 5 м при сумарній масовій швидкості витоку 132,81 г на 1 кг бензину, що перекачується). Вибухонебезпечна зона займає усе приміщення тільки у випа-дку перевищення її розміру геометричних розмірів приміщення з урахування місця викиду небезпечної речовини. Час існування вибухонебезпечної зони залежить від стаціонарної фонової концентрації бензину за логарифмічним законом. Кратність повітрообміну у при-міщенні суттєво впливає на час існування вибухонебезпечної зони. При застосуванні націо-нального методу у приміщенні може утворюватися або вибухонебезпечна зона класу 2 або вибухонебезпечна зона відсутня. Критерії утворення вибухонебезпечної зони різними ме-тодами суттєво відрізняються. Усунення виявлених розбіжностей можливе або повним пе-реходом на європейські технологічні регламенти зі скасуванням національного методу роз-рахунку або вбудовуванням міжнародного методу розрахунку в наявні національні правила після їх комплексної технічної експертизи.

 

Посилання

 

  1. International Electrotechnical Commission (IEC). HIS Markit Standards Store. URL: http://www.iec.ch
  2. National Fire Protection Association (NFPA). URL: https://www.nfpa.org/
  3. British Standards Institution (BSI). URL: https://www.bsigroup.com/
  4. Canadian Standards Association (CSA). URL: https://www.scc.ca/
  5. Bozek A. Application of IEC 60079-10-1 edition 2.0 for Hazardous Area Classification. IEEE Transactions on Industry Applications. 2018. Vol. 54. P. 1881–1889. doi: 10.1109/TIA.2017.2785258
  6. Bozek A., Driscoll T., Miller J., Rowe V., Lawrence W. The Use of Combustible Gas Detection In Hazardous Locations: Additional Safety Precautions Around Flammable Gas Or Vapors. IEEE Industry Applications Magazine. 2018. Vol. 24. P. 64–74. doi: 10.1109/MIAS.2017.2740455
  7. Cole М., Lawrence W., Adams D., Driscoll T. The Canadian electrical code for hazardous locations has no class – But it does have significant changes. IEEE Transactions on Industry Applications. 2017. Vol. 53. P. 1635–1645. doi: 10.1109/TIA.2016.2622683
  8. Souza A., Luiz A., Neto A., Araujo A., Silva H., Silva S., Alves J. A new correlation for hazardous area classification based on experiments and CFD predictions. Process Safety Progress. 2019. Vol. 38. № 1. P. 21–26. doi: 10.1002/prs.11974
  9. Alves J., Neto A., Araújo A., Silva H., Silva S., Claudemi A., Nascimento C., Luiz A. Overview and experimental verification of models to classify hazardous areas. Process Safety and Environmental Protection. 2019. Vol. 122. P. 102–117. doi: 10.1016/j.psep.2018.11.021
  10. Nascimento C., Luiz A., Barros P., Neto A., Alves J. A CFD-based empirical model for hazardous area extent prediction including wind effects. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2021. Vol. 71. 104497. doi: 10.1016/j.jlp.2021.104497
  11. Кулаков О. В., Катунін А. М., Михайловська Ю. В. Дослідження класів і розмірів вибухонебезпечних зон резервуарів зі світлими нафтопродуктами. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2022. № 1(35). С. 133–146. doi: 10.52363/2524-0226-2022-35-10
  1. Лєвтєров О. А., Стативка Є. С. Вплив густини задимлення на параметри акустичного пристрою спорядження рятувальника. С. 95-106.
  2. Виноградов С. А., Шахов С. М., Савельєв Д. І., Мельниченко А. С., Поліванов О. Г. Особливості методів моделювання швидкості тепловиділення у FIRE DYNAMICS SIMULATOR. С. 79-94.
  3. Цимбал Б. М., Шароватова О. П., Петрищев А. С., Малько О. Д., Артем’єв С. Р., Богатов О. І. Удосконалення ризик-орієнтованого управління безпекою та гігієною праці. С. 57-76.
  4. Фещенко А. Б., Закора О. В., Морщ Є. В. Оперативна готовність елементарного фрагменту відомчої цифрової телекомунікаційної мережі ДСНС. С. 44-56.