Акустичний моніторинг джерел надзвичайних ситуацій, пов’язаних із застуванням вогнепальної зброї

 

Тютюник Вадим Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-5394-6367

 

Лєвтєров Олександр Антонович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-5926-7146

 

Тютюник Ольга Олександрівна

Харківський національний економічний університет

імені С. Кузнеця

http://orcid.org/0000-0002-3330-8920

 

Усачев Дмитро Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1140-9798

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-19

Ключові слова: моніторинг, ідентифікація, акустичний сигнал, фільтрація сигналів, спектральний аналіз, амплітудно-частотна характеристика

 

Анотація

 

Удосконалено метод ідентифікації фактів застосування різних типів вогнепальної зброї на основі використання середньої характеристики акустичного спектру пострілу, шляхом визначення характеристичних частот з максимальними значеннями амплітуд, який полягає у визначенні характеристичних частот за умов перевищення порогового рівня амплітуд гармонік прийнятого сигналу, визначення енергії такого спектра, віднімання енергії еталонного спектра від енергій експериментально отриманих спектрів пострілів. Застосування удосконаленого методу для дослідження характеристик акустичних спектрів пострілів з пістолету Макарова калібру 9 мм, травматичного пістолету «Форт-14Р» та автомату АК-74 калібру 5,45 мм дозволило з ймовірністю 0,95 ідентифікувати тип вогнепальної зброї за прийнятим акустичним сигналом. За результатами досліджень розроблено функціональну схему апаратної реалізації удосконаленого методу ідентифікації фактів застосування різних типів вогнепальної зброї за спектральними властивостями прийнятого акустичного сигналу. Схема втілює у себе медіанний фільтр, смугові фільтри, блок характеристичних частот пострілів, блок кодування, блок декодерів та блок логічних елементів «Кон’юнкція». Процес ідентифікації полягає в аналізі 18-розрядного коду за 6 групами по 3 розряди, на виході за результатами обробки з’являється відповідна комбінація сигналів, яка визначає приналежність до певного типу зброї та/або її наявність в базі відомих зразків. На основі схеми апаратної реалізації удосконаленого методу ідентифікації фактів застосування різних типів вогнепальної зброї за спектральними властивостями прийнятого акустичного сигналу встановлені особливості розробки та функціонування геоінформаційної системи акустичного моніторингу НС терористичного характеру та автоматизованої ідентифікації у міській зоні фактів застосування різних типів вогнепальної зброї.

 

Посилання

 

  1. Тютюник В. В., Тютюник О. О., Усачов Д. В. Особливості створення системи акустичного моніторингу джерел надзвичайних ситуацій у контексті розвитку концепції «Smart city». Науковий вiсник: Цивiльний захист та пожежна безпека. Київ: Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захи-сту. 2023. № 2. С. 58–76. doi: 10.33269/nvcz.2023.2.58-76
  2. Рубан І. В., Тютюник В. В., Тютюник О. О. Розвиток науково-технічних основ оперативного геоінформаційного акустичного моніторингу джерел терори-стичних небезпек. Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. Київ: Національний університет оборони України. 2020. Вип. 3(39). С. 67–80. doi: 10.33099/2311-7249/2020-39-3-67-80
  3. Стрілянина в супермаркеті Walmart у США: загинули до 10 людей. URL: https://www.bbc.com/ukrainian/news-63726537
  4. У центрі Львова 24-річний чоловік влаштував стрілянину в готелі. URL: http://zaxid.net/u_tsentri_lvova_24_richniy_cholovik_vlashtuvav_strilyaninu_v_goteli_n1553963
  1. Стрілянина в Римі: троє загиблих, четверо поранених. URL: https://tsn.ua/svit/strilyanina-v-rimi-troye-zagiblih-chetvero-poranenih-2220880.html
  2. 39-річного чоловіка затримали за стрілянину біля лісу на Закарпатті. URL: https://zaxid.net/39_richnogo_cholovika_zatrimali_za_strilyaninu_bilya_lisu_na_zakarpatti_n1555003
  1. Стрілянина в центрі Парижа: троє людей вбиті, кілька поранених. URL: https://www.bbc.com/ukrainian/news-64078090
  2. В американській школі сталася стрілянина: є загиблі. URL: https://tsn.ua/svit/v-amerikanskiy-shkoli-stalasya-strilyanina-ye-zagibli-2249953.html
  1. Озброєний автоматом чоловік увірвався до посольства Азербайджану в Ірані і влаштував стрілянину. URL: https://tsn.ua/svit/ozbroyeniy-avtomatom-cholovik-uvirvavsya-u-posolstvo-azerbaydzhanu-v-irani-i-vlashtuvav-strilyaninu-video-2252779.html
  2. У США сталася стрілянина: повідомляють про 10 загиблих. URL: https://tsn.ua/svit/u-ssha-stalasya-strilyanina-povidomlyayut-pro-10-zagiblih-foto-2248942.html
  3. У США сталася чергова масова стрілянина: є жертви. URL: https://tsn.ua/svit/v-ssha-stalasya-chergova-masova-strilyanina-ye-zhertvi-2254741.html
  1. В університеті штату Мічиган сталася стрілянина: є загиблі та поранені. URL: https://tsn.ua/svit/v-universiteti-shtatu-michigan-stalasya-strilyanina-ye-zagibli-ta-poraneni-2265409.html
  2. Друга масова стрілянина у Каліфорнії за кілька днів – семеро загиблих. URL: https://www.bbc.com/ukrainian/news-64383486
  3. Спочатку вбив батька, а потім ще 15 людей: журналіст про деталі найма-совішої стрілянини в історії Чехії. URL: https://tsn.ua/exclusive/spochatku-vbiv-batka-a-potim-sche-15-lyudey-zhurnalist-pro-detali-naymasovishoyi-strilyanini-v-istoriyi-chehiyi-2477170.html
  4. У Стамбулі сталася стрілянина в італійській церкві – одна людина заги-нула. URL: https://pmg.weukraine.tv/novyny/u-stambuli-stalasja-striljanina-v-italijskij-tserkvi-odna-ljudina-zahinula/
  5. У Грузії внаслідок стрілянини на ринку загинуло четверо людей. URL: https://zaxid.net/u_gruziyi_vnaslidok_strilyanini_na_rinku_zaginulo_chetvero_lyudey_n1579717
  6. У Детройті внаслідок стрілянини у парку поранення отримали 9 осіб. Серед них мама і два сини. URL: https://lb.ua/world/2024/06/16/619152_detroyti_vnaslidok_strilyanini.html
  1. У школі в США сталася стрілянина: загинули щонайменше четверо людей, підозрюють 14-річного підлітка. URL: https://nv.ua/ukr/world/countries/strilyanina-u-ssha-pidlitok-vidkriv-vogon-po-lyudyah-chotiri-lyudini-zaginuli-50448394.html
  2. На Тернопільщині чоловік розстріляв людей біля сільської школи. URL: https://lenta.te.ua/society/2024/08/15/203395.html
  3. Рішення Ради національної безпеки і оборони України від 4 червня 2021 року «Щодо удосконалення мережі ситуаційних центрів та цифрової трансформації сфери національної безпеки і оборони», Введено в дію Указом Президента України від 18 червня 2021 року № 260/2021. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/n0039525-21#Text
  1. Татарнікова Т.О. Експертні дослідження матеріалів та засобів цифрового звукозапису: дис. на здобуття наук. ступеня канд. юрид. наук: спец. 12.00.09 «Кримінальний процес та криміналістика; судова експертиза; оперативно-розшукова діяльність». Київ: Національна академія внутрішніх справ, 2016. 238 с. URL: https://elar.naiau.kiev.ua/server/api/core/bitstreams/e0d8a667-8de2-4465-a190-ce312071ab6f/content
  2. Sniper Location & Gunshot Detection Systems. URL: https://defense-update.com/20081123_sniper_detection.html#google_vignette
  3. Dennis Mares. Reducing Gunfire through Acoustic Technology. Problem-oriented guides for police. Response guide series № 14. Gunshot Detection. URL: URL: HTTPS://WWW.RESEARCHGATE.NET/PUBLICATION/365278760_PROBLEM-ORIENTED_GUIDES_FOR_POLICE_RESPONSE_GUIDE_SERIES_NO_14_GUNSHOT_DETECTION_Reducing_Gunfire_through_Acoustic_Technology
  4. Rheinmetall brings Acoustic Shooter Locating System (ASLS) to market. URL: https://www.defenceweb.co.za/land/land-land/rheinmetall-brings-acoustic-shooter-locating-system-asls-to-market/
  5. Acoustic shooter locating system. URL: https://www.rheinmetall.com/en/products/c4i/reconnaissance-and-sensor-systems/asls-acoustic-shooter-locating-system#anchor-optional
  1. Boomerang Shooter Detection Technology. URL: https://milcom-security.com/wp-content/uploads/BoomerangGeneral-102010-5.pdf
  2. Projectile Detection and Cueing (PDCue). URL: https://defense-update.com/20070511_pdcue.html#google_vignette
  1. PEARL – Gunshot detection sensor for personal or group weapons. URL: https://issuu.com/robertbreedveld/docs/bss_holland_gunshot_detectie_pearl
  2. Surveillance and Threat Detection Systems. URL: https://www.dbkes.com.tr/brosur/pilarw.pdf
  1. Офіційний сайт компанії Microflown Avisa. URL: https://www.microflown-avisa.com/technology
  2. Sniper Egg. Detecting the threat. Protecting our forces. URL: https://defenceforumindia.com/attachments/sniper-egg-pdf.8391/
  3. PinPoint™ – Dismount shot Detection Systems. URL: https://www.yumpu.com/en/document/view/11476334/pinpointtm-dismount-shot-detection-systems
  1. Локатор джерела пострілу. URL: https://ames.kpi.ua/lokator-dzherela-postrilu/
  2. Тютюник В. В., Лєвтєров О. А., Тютюник О. О., Усачов Д. В. Розвиток науково-технічних основ створення геоінформаційної системи акустичного моні-торингу масштабних пожеж із рідкими органічними речовинами на території міс-та. Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. Київ: Національ-ний університет оборони України. 2024. Вип. 1(49). С. 111–127. doi: 10.33099/2311-7249/2024-49-1-111-127

Закономірності поведінки залізобетонних конструкцій модульних укриттів в умовах вибуху

 

Толок Ігор Вікторович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-6309-9608

 

Рибка Євгеній Олексійович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

Поздєєв Сергій Валерійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-9085-0513

 

Кустов Максим Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

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

 

Новгородченко Аліна Юріївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-2347-093X

 

Пліско Юлія Володимирівна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0009-0005-9526-1119

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-18

Ключові слова: модульне укриття, залізобетонні конструкції, напружено-деформований стан, математичне моделювання, вплив вибухів

 

Анотація

 

Наведені результати математичного моделювання впливу вибуху та отриманого напружено-деформованого стану у залізобетонних конструкціях модульного укриття. А також встановлено відповідність укриттів умовам безпеки, що вимагаються діючими нормами України. Для цього було досліджено поведінку огороджувальних конструкцій наземних модульних укриттів в умовах впливів вибухів та дії проникаючого іонізуючого випромінювання, що гарантує безпеку людей, які знаходяться всередині укриттів та їх захисту від наслідків повітряних обстрілів. В науковому дослідженні були отримані результати, які дозволяють дослідити механізми руйнування або втрати цілісності конструкцій укриття і встановити взаємозв’язок даних аспектів із забезпеченням виконання його захисних функцій в умовах впливу вибуху під час ворожих обстрілів. Результати дос-лідження були отримані завдяки розробці нового підходу щодо розрахунків, заснованих на застосуванні величини бойового заряду відповідного снаряду у тротиловому еквіваленті, дистанції вибуху та положення точки, де відбувається вибух. Відповідні розрахунки були використані в програмному комплексі LS-DYNA, де математично описувалась поведінка залізобетонних конструкцій укриття в умовах навантаження, також використовувалися математичні співвідношення теорій міцності й пластичності. І визначений тиск за даними параметрами може бути застосований для вивчення його впливу на конструкції. Були отримані результати математичного моделювання поведінки захисних укриттів в умовах вибуху, які дозволяють дослідити механізми руйнування або втрати цілісності конструкцій укриття і встановити взаємозв’язок даних аспектів із забезпеченням виконання його захисних функцій в умовах впливу вибуху. Реалізація результатів дослідження це представлення технічних пропозицій щодо модульних укриттів для захисту населення від уражень, спричинених бойовими діями.

 

Посилання

 

  1. Некора В., Ніжник В., Поздєєв С., Луценко Ю., Михайлов В. Особливості та перспективи ефективного функціонування захисних споруд цивільного захисту в умовах бойових дій. Науковий вісник: Цивільний захист та пожежна безпека. 2023. Вип. 1(15). С. 149–157. doi: 10.33269/nvcz.2023.1(15). С. 149–157
  2. Спосіб влаштування захисної споруди (укриття) в населених пунктах для захисту цивільного населення: пат. 154965 Україна E04H9/00. № u202301260; за-яв. 27.03.2023; опубл. 10.01.2024, Бюл. № 2/2024. 2 с. URL: https://sis.nipo.gov.ua/uk/

search/detail/1779578/

  1. Багатоцільове мобільне збірно-розбірне захисне укриття: пат. 156538 Україна. E04H9/00. № u202303385;заяв. 10.07.2023; опубл. 10.07.2024, Бюл. № 28/2024. 5 с. URL: https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1808189/
  2. Модульне захисне укриття: пат. 153093 Україна. E04H9/00. № u202204625 заяв. 07.12.2022; опубл. 17.05.2023, Бюл. № 20/2023. 5 с. UA 153093 https://sis.nipo.gov.ua/uk/search/detail/1736942/
  3. ДСТУ 9195:2022 «Швидкоспоруджувані захисні споруди цивільного захи-сту модульного типу». Чинний від 06 грудня 2022 р. Вид. офіц. Київ ДП «УкрНДНЦ», 2023. 15 с. URL: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=99454.
  4. ДБН В.2.2-5:2023 «Захисні споруди цивільного захисту». Чинний від 01.11.2023. Вид. офіц. Київ Міністерство розвитку громад, територій та інфра-структури України. URL: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?

id_doc=104666

  1. Гетун Г., Безклубенко І., Соломін А., Баліна О. Особливості об’ємно-планувальних рішень захисних споруд цивільного захисту. Сучасні проблеми Архітектури та Містобудування. 2023. Вип. 67. С. 203–220. doi: 10.32347/2077-3455.2023.67.203-220
  2. Novhorodchenko A., Shnal T., Yakovchuk R., Tur N. The study of the behavior of reinforced concrete structures of modular shelter in conditions of explosion. Proceedings of CEE 2023 Civil and Environmental Engineering and Architecture. Springer/Rzeszów, Poland. 2023. P 286–295. URL: https://www.springerprofessional.de/En/the-study-of-the-behavior-of-reinforced-concrete-structures-of-m/26223376
  3. Murray Y.D., A. Abu-Odeh R. Bligh Evaluation of concrete material model 159, FHWA-HRT-05-063. 2007. P. 209. URL: https://www.fhwa.dot.gov/publications/

research/infrastructure/structures/05063/05063.pdf

  1. Hallquist J.O. LS-DYNA Theory Manual, Livermore software technology corporation: Livermore California / Copyright, USA March, 2006. 680 р. URL: https://www.egr.msu.edu/decs/sites/default/files/content/ls-dyna_theory_manual_2006.pdf
  2. Jonsson P., Jonsén P., Andreasson P., Lundström T., Hellström J. Modelling dam break evolution over a wet bed with smoothed particle hydrodynamics: A Parameter Study. JOURNAL NAME: Engineering. 2015. Vol. 7. № 5. Р. 248–260. doi: 10.4236/eng.2015.75022
  3. Bakeer T. Collapse analysis of masonry structures under earthquake actions. Publication Series of the Chair of Structural Design, TU Dresden. 2009. URL: https://www.researchgate.net/publication/200634854_Collapse_Analysis_of_Masonry_Structures_under_Earthquake_Actions

13. Aagaard B. T., Knepley M. G., Williams C. A. A domain decomposition ap-proach to implementing fault slip in finite-element models of quasi-static and dynamic crustal deformation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2013. P. 3059–3079. doi: 10.1002/jgrb.50217

Реалізація безпеки пасажирів при порушенні герметичності салону літака у висотних польотах

 

Рудаков Сергій Валерійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-8263-0476

 

Миргород Оксана Володимирівна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-5989-3435

 

Петухова Олена Анатоліївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-4832-1255

 

Пирогов Олександр Вікторович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-0958-0801

 

Щолоков Едуард Едуардович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-9923-1487

 

Корнієнко Руслан Валерійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-4854-283X

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-16

Ключові слова: резервний час, метод регресійного аналізу, комплекс засобів опвіщення пасажирів, гіпоксія

 

Анотація

 Вдосконалений комплекс технічних засобів колективного оповіщення про величини граничного резервного часу збереження свідомості пасажирів при порушення герметичності салону літака внаслідок виникнення надзвичайної ситуації під час висотного польоту. Досліджено статистичні дані щодо виникнення надзвичайних ситуацій на пасажирських літаках, які свідчать про необхідність розробки засобів реалізації безпеки пасажирів літаків цивільної авіації при виникненні нештатних ситуації. Одним з таких є комплекс технічних засобів колективного оповіщення пасажирів про величини граничного резервного часу збереження свідомості при надзвичайних ситуаціях у висотних польотах. Вирішувалась проблема реалізації безпеки пасажирів повітряних суден шляхом виявлення та усунення деяких розбіжностей між можливостями оповіщення пасажирів та відсутністю системи технічних засобів, які дозволяють реалізувати таке оповіщення. Розглянуто математичний підхід до побудови інтегральних показників небезпеки надзвичайних ситуацій висотного польоту, який дозволив обґрунтувати необхідність розвитку технологій моніторингу обстановки в салоні літаку для своєчасного розпізнавання потенційно небезпечних ситуацій, обумовлених зниженням барометричний тиску. Вирішене наукове завдання дослідження, яке включає в себе розробку системи науково обґрунтованих технічних рішень оповіщення пасажирів повітряних суден при порушення герметичності салону. Особливостями та відмінними рисами отриманих результатів, стала розробка алгоритму ризикометрії безпеки висотних польотів , що базуються на людському факторі з подальшим впровадженням у комплекс технічних засобів для реалізації безпечного середовища Представлена оцінка безпеки пасажирів, розрахована в реальному часі спираючись на первинні показники, що доступні для реєстрації впродовж всього польоту (також, в умовах порушення герметичності салону). Практичне застосування отриманих результатів може використовуватися в авіаційній сфері в разі виникнення надзвичайної ситуації.

 

Посилання

 

  1. Bugayko D., Shevchenko O. Indicators of air transport sustainable development. Intellectualization o f Logistics and Supply Chain Management. 2020. № 4. Р. 6–18.
  2. Analysis on water content of product gas in onboard oxygen generation system (OBOGS) / Dongsheng J. and oth. International Conference on Aircraft Utility Systems (AUS): conference paper. IEEE. 2016. P. 340–345. doi: 10.1109 /AUS.2016.7748071
  3. Balbi G., Moraglio M. Proposal to hybridise communication and mobility research agendas. In: S. Fari, M. Moraglio, еds. Peripheral flows: A Historical Perspective on Mobilities between Cores and Fringes. Newcastle: Cambridge Scholars Publishing. 2016. P. 10–27.
  4. Safety Management Manual Doc 9859 URL: https://www.unitingaviation.com/

publications/9859/

  1. Groenenboom, J. Aircraft health monitoring. The True Value of Aircraft Health Monitoring and Data Management. Proceedings of the 13th Maintenance Cost Conference. Panama, September 13–15. 2017. P. 172 – 179.
  2. Global Market Forecast. Future Journeys 2013 – 2020 AIRBUS S.A.S Blagnac Cedex: Art @ Caractere, 2013. 125 p. URL: http://www.airbus.com/company/

market/forecast/?elD=damfrontend push@docID=33755

  1. Рудаков С.В., Петухова О.А., Миргород О.В., Кулаков О.В. Ефективність технічних засобів інформування пасажирів повітряних суден при надзвичайних ситуаціях. Проблеми надзвичайних ситуацій. Х.: НУЦЗУ. 2022. Т.2 (36). С. 133–146. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/17071
  2. Adrian T., Crump R.K., Vogt E. Nonlinearity and flight-to-safety in the risk-return trade-off for stocks and bonds. The Journal of Finance. 2019. Vol. 74. № 4. P. 1931–1973
  3. Executive Agreements Database, Statement Regarding the Supplement with The Denmark and Norway Under The Memorandum of Understanding Concerning the Cooperative Framework For System Development and Demonstration of the Joint Strike Fighter, with Annexes Signed At Washington May 28 and June 20, 2022 Entered Into Force June 20, 2022. doi: 10.7910/dvn/dpheue
  4. Ministère de l’aménagement du territoire et de l’environnement (France) / International Handbook on Forest Fire Protection Technical guide for the countries of the Mediterranean basin, 2020. 149 p.
  5. L. Fedrizzi, S. Rossi, R. Cristel, P.L. Borona / Corrosion and behavior of HVOF cermet coating used to replace hard chromium.Electrochim. Acta 2020.49. Р. 2803–2814.
  6. Analysis on water content of product gas in onboard oxygen generation system (OBOGS) / Dongsheng J. and oth.International Conference on Aircraft Utility Systems (AUS) : conference paper. IEEE. 2016. P. 340–345. doi: 10.1109 / AUS.2016.7748071
  7. Зарубін А. М. Висотне обладнання літальних апаратів: навч. посібник. Харків: ХНУПС, 2015. 112 с.
  8. Military Unmanned Systems. Annual Handbook. ISSUE 26. April 2018. Shephard. 368 p.
  9. NWCG (National Wildfire Coordinating Group) / Standards for Aerial Supervision, February, 2020. 120 p.
  10. F. Zakharin, S. Ponomarenko. Unmanned Aeral Vehicle Integrated Navigation Complex with Adaptive Tuning / Proceedings of IEEE 4-th International Conference, Kyiv. 2017. Р. 23–26.
  11. Grishmanov E., A. Mogilatenko Yu Danilov. Development of information technology for automated forecasting of adverse aviation events in flight. Control, navigation and communication systems. Collection of scientific papers 1. 2019. № 53. Р. 36–40. doi: 10.26906/sunz.2019.1.036

 

Динамічні процеси при відриві резервуара від днища внаслідок пожежі

 

Несух Михайло Михайлович

Державний вищий навчальний заклад

«Ужгородський національний університет»

https://orcid.org/0000-0003-2561-110X

 

Субота Андрій Вікторович

Державний вищий навчальний заклад

«Ужгородський національний університет»

http://orcid.org/0000-0002-8605-344X

 

Швиденко Андрій Валерійович

Черкаський державний бізнес-коледж

http://orcid.org/0000-0002-7708-8595

 

Некора Ольга Валеріївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-5202-3285

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-17

Ключові слова: відрив резервуара, зварне з’єднання, чисельне моделювання, факторний експеримент, регресійний аналіз

 

Анотація

 

Досліджені закономірності зміни параметрів руху частини резервуара після відриву від днища у залежності від його конструктивних параметрів та умов його заповнення. На основі проведених досліджень сформовано математичну модель процесу відриву частини резервуара, яка враховує як геометричні, так і фізичні нелінійності матеріалу. Для обраного дослідження використано методи математичного моделювання, чисельного аналізу та комп’ютерного симулювання. Математичні моделі дозволяють точно описати напружено-деформований стан, а чисельні методи, зокрема методи скінченних елементів та згладжених частинок (SPH), забезпечують точне моделювання взаємодії між елементами конструкції та рідиною. Чисельні експерименти були проведені з використанням програмного комплексу LS-DYNA, що дало змогу визначити основні параметри процесу відриву, такі як максимальні напруження в зоні зварного з’єднання та розподіл деформацій у матеріалі резервуара. Результати чисельного моделювання показали, що основне руйнування відбувається саме в зварних з’єднаннях, через нижчу міцність шва порівняно з основним матеріалом резервуара. Це узгоджується з експериментальними даними, отриманими в лабораторних умовах. Для більш детального аналізу були проведені повний факторний експеримент та регресійний аналіз, що дозволили виявити ключові фактори, які впливають на процес відриву, та встановити емпіричні залежності між параметрами навантаження, матеріалу і геометрії зразків. Побудована регресійна модель демонструє високу кореляцію між обраними факторами та параметрами відриву резервуара. Отримані результати можуть бути використані для прогнозування поведінки сталевих резервуарів під час пожежі та розробки рекомендацій для підвищення їхньої безпеки та міцності з урахуванням умов реальних експлуатаційних навантажень.

 

Посилання

 

  1. 1. World Fire Statistics 2011–2023. URL: https://www.ctif.org/world-fire-statistics
  2. Інформаційно-аналітична довідка про надзвичайні ситуації в Україні, що сталися упродовж 2018–2022 років. URL: https://dsns.gov.ua/uk/operational-information/nadzvicaini-situaciyi-v-ukrayini-2/dovidka-za-rik
  3. Коваленко М. М., Сивак В. В. Особливості горіння нафтопродуктів у резервуарах і заходи протипожежного захисту. Пожежна безпека. 2016. Vol. 1. P. 12–18.
  4. Грищенко В. В., Кобзев І. С. Аналіз пожежної безпеки об’єктів зберігання нафтопродуктів. Збірник наукових праць Українського науково-дослідного ін-ституту цивільного захисту. 2015. Vol. 2(30). P. 35–41.
  5. Омельченко І. І., Рудик К. М., Матяш В. Г. 2017. Оцінка ризиків виник-нення пожеж на резервуарних парках. Вісник Національного університету циві-льного захисту України 26, 91–97.
  6. Горбатюк М. В., Гладкий Р. В., Лещенко І. І. Методи забезпечення без-пеки при пожежах на резервуарах з нафтопродуктами. Проблеми пожежної без-пеки. 2018. Vol. 43. Р. 22–28.
  7. Шевченко С. В., Андрющенко Д. В., Мартинюк І. О. Проблеми та перс-пективи вдосконалення системи пожежної безпеки на резервуарних парках. Тех-ногенна безпека. 2019. Vol. 2. Р. 57–62.
  8. Чернецький В. В. Вплив теплових факторів пожежі на цілісність верти-кальних сталевих резервуарів з нафтопродуктами: дис. канд. тех. наук: 21.06.02. ЛДУБЖД. Львів, 121 с.
  9. Wang J., Jin T., Xue J. Mechanical behavior of oil storage tanks exposed to fire: Thermal analysis and structural response. Journal of Constructional Steel Research. 2019. Vol. 153. Р. 307–315.
  10. Zhang W., Zhang L., Luo X., Qiu J. Experimental and numerical investigation on the fire resistance of steel storage tanks with different liquid levels. Fire Safety Journal. 2016. Vol. 82. Р. 70–80.
  11. Yu X., Li Y., Bai H. Numerical simulation of thermal and structural response of large oil storage tanks under fire conditions. Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 115. Р. 104620.
  12. Marzocca D., Hooper S., Budny D. Structural analysis of welded joints in large storage tanks exposed to blast loads. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2017. Vol. 155. Р. 48–57.
  13. Belytschko T., Tsay C. S. A stabilized co-rotational finite element for non-linear analysis of structures. International Journal for Numerical Methods in Engineer-ing. 1981. Vol. 17(5). Р. 632–664. doi: 10.1002/nme.1620170508
  14. Несух М. М., Субота А. В., Швиденко А. В., Некора О. В. Дослідження процесів руйнування зварних з’єднань в умовах відриву корпусу вертикальних сталевих резервуарів від днища під час пожежі. Municipal Economy of Cities. 2024. Vol. 4(185). Р. 186–196. doi: 10.33042/2522-1809-2024-4-185-186-196
  15. Несух М. М. Експериментальне дослідження міцності зварних з’єднань при відриві вертикальних сталевих резервуарів від днища під час пожежі. Вісті Донецького гірничого інституту. 2024. Vol. № 1(54), Р. 92–103. doi: 10.31474/1999-981X-2024-1-92-103
  16. Monaghan J. J. Smoothed particle hydrodynamics. Reports on Progress in Physics. 2005. Vol. 68(8). Р. 1703–1759.
  17. Benson D., Ponzio R. Computational Analysis of Airbag Deployment Using LS-DYNA. Journal of Engineering Simulation. 2016. Vol. 7(3). Р. 15–28.
  18. Monaghan J. J., Gingold R. A. Shock simulation by the particle method SPH. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1983 Vol. 181(3). Р. 375–389.

Вивчення процесу замулення пристроїв інфільтрації дощового стоку з різними фільтруючими насадками

 

Артем’єв Сергій Робленович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-4535-1990

 

Рибалова Ольга Володимирівна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002–8798–4780

 

Бригада Олена Володимирівна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-5777-8516

 

 

Ільїнський Олексій Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-1737-9462

 

Мацак Антон Олександрович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-2856-9437

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2024-40-15

Ключові слова: дощові стічні води, замулювання, фільтрація, фільтруючі насадки, ґрунт, час фільтрування

 

Анотація

 Досліджено процес замулювання на багатошарових інфільтраційних пристроях під час фільтрації дощового стоку. Замулювання пристроїв визначає їх експлуатаційний термін, однак кількісне розуміння процесу замулювання наразі є обмеженим особливо на пристроях з різною фільтруючою складовою. Тому, було проведено лабораторне дослідження процесу інфільтрації стоку, для кращого розуміння фізичних процесів замулювання. Процес замулювання вивчався за умов постійного рівня води, з концентрацією завислих речовин 80–300 мг/дм3 з використанням чотирьох фільтруючих насадок: базальт, тирса, вапняк та пінополіуретан. Встановлено, що найбільший шар замулювання утворюється на межі між фільтром і ґрунтом через утворення мулової пробки, яка «захищає» межу фільтр/ґрунт. Проаналізовано склад мулової пробки верхнього шару, фільтруючого об’єму колони та визначено, що фізичне замулювання в основному викликане міграцією частинок осаду діаметром менше 0,05–0,071 мм (фракція яких є головною в формуванні мулової пробки). Досліджено питання розподілення завислих часток відповідно за розмірами по всьому об’єму фільтруючого пристрою. Встановлено головні фракції , які найбільш осідають та впливають на процес замулювання пристроїв. Визначено залежності між швидкістю інфільтрації дощового стоку та накопиченням завислих часток у фільтруючому шарі. Найменші показники зниження швидкості фільтрації спостерігались при використанні вапняку (40 %), пінополіуретан та базальт показали схожі результати (51 % та 55 %), найбільше зниження швидкості фільтрації припало на тирсу – 74 %. Практична значимість результатів дослідження полягає у розумінні процесів забруднення (замулювання) пристроїв очищення поверхневого стоку, що в свою чергу дає можливість модернізації систем очищення (конструкція, фільтруючі насадки тощо) та міні-мізації накопичення певних фракцій завислих речовин на поверхні водозбору.

 

Посилання

  1. 1. Liping J., Binhui J., Xin Z. Research progress on dispersibility in subsurface infiltration system for treatment of domestic sewage. China Institute of environmental sciences. 2014. P. 843–854. doi: 10.1145/3070617.307064
  2. Pan J., Yu L. Characteristics of subsurface wastewater infiltration systems fed with dissolved or particulate organic matter. International Journal of Environmental Science and Technology. 2015. P. 479–488. doi: 10.1007/s13762-013-0408-8
  3. Sobotkova M., Dusek, J., Alavi G., Sharma L., Ray C., Assessing the feasibility of soil infiltration trenches for highway runoff control on the Island of Oahu, Water. 2018. Vol. 11(3) P. 1–19. doi: 10.3390/w10121832
  4. Tu M.C., Traver R. Clogging impacts on distribution pipe delivery of street runoff to an infiltration bed. Water. 2018. P. 1–14. doi: 10.3390/w10081045
  5. Toran L., Jedrzejczyk, C., Water level monitoring to assess the effectiveness of stormwater infiltration trenches. Environmental and Engineering Geoscience. 2017. P.1–14. doi: 10.2113/EEG-1802
  6. Developing Reasonable Assurance: A Guide to Performing Model - Based Analysis to Support Municipal Stormwater Program Planning: US EPA. 2017. Р. 51. URL: https://www.epa.gov/system/files/documents/2021-12/dev-reasonable-assur-guide-model-base-analys-munic-stormw-prog-plan-2017-02.pdf
  7. Improving Stormwater Program Monitoring, Evaluation, Tracking, and Reporting: Workshop Report and Recommendations. 2018. Р. 65. URL: https://www.epa.gov/sites/default/files/2018‑10/documents/improving_stormwater_program_monitoring-10-12-2018.pdf
  8. Better Assessment Science Integrating Point & Non-point Sources Modeling Framework: National Exposure Research Laboratory, RTP, North Carolina: URL: https://www.epa.gov/hydrowq/better-assessment-science-integrating-point-and-non-point-sources-basins
  9. Selbig W. R., Characterizing the distribution of particles in urban stormwater: advancements through improved sampling technology. Urban Water Journal. 2015. P. 1–11. doi: 10.1080/1573062X.2013.820334
  10. Rossman L., Huber W. Storm Water Management Model Reference Manual Volume I: US EPA Office of Research and Development, Washington, DC, 2015. 233 p. URL:https://cfpub.epa.gov/si/si_public_record_report.cfm?Lab=NRMRL&dirEntryId=309346
  11. Pitt R. E., Clark S. E., Eppakayala V. K., Sileshi R. Don’t throw the baby out with the bathwater: sample collection and processing issues associated with particulate solids in stormwater. Journal of Water management and Modeling. 2016. P 1–13. doi: 10.14796/JWMM.C416
  12. Petrucci G., Bonhomme C. The dilemma of spatial representation for urban hydrology semi-distributed modelling: trade-offs among complexity, calibration, and geographical data. Journal of Hydrology. 2014. P. 1–53. doi: 10.1016/j.
    jhydrol.2014.06.019
  13. Mercado J. M. R., Maniquiz-Redillas M. C., Kim L. H. Laboratory study on the clogging potential of a hybrid best management practice. Desalination Water Treat. 2015. P. 3127–3133. doi: 10.1080/19443994.2014.922287
  14. Kandra H. S., McCarthe D., Fletcher T. D., Deletic A. Assessment of clogging phenomena in granular filter media used for stormwater treatment. Journal of. Hydrology. 2014. P. 1–10. doi: 10.1016/j.jhydrol.2014.03.009
  15. Segismundo E. Q., Koo B. H., Lee B. Effects of Media Breakage on Infiltration Characteristics in Stormwater Management System. Journal of the Korean Geotechnical Society. 2016. P. 31–41. doi: 10.7843/kgs.2016.32.2.31
  16. Segismundo E. Q., Kim L. H., Jeong S. M., Lee B. S. A Laboratory Study on the Filtration and Clogging of the Sand-Bottom Ash Mixture for Stormwater Infiltration Filter Media. Water. 2017. Р. 32. doi: 10.3390/w9010032
  17. Segismundo E. Q. Experimental Analysis of Particle Breakage and Clogging Potential for Granular Filter Media Used in Stormwater Management Systems. Master's thesis. 2016. P. 1–10. URL: https://hal.science/hal-03296735/document
  18. Mercado J. M. R., Maniquiz-Redillas M. C., Kim L. H. Assessment and development of design criteria for a hybrid stormwater treatment system. Desalination and Water Treatment. 2017. P. 418–424. doi: 10.5004/dwt.2017.11447
  19. Kandra H. S., Deletic A., McCarthy D. Assessment of Impact of Filter Design Variables on Clogging in Stormwater Filters. Water Resources Management. 2014. P.1873–1885. doi: 10.1007/s11269-014-0573-7
  20. Lee B., Kim L.H., Jeon P.G., Segismundo E. Modeling of Suspended Solid Clogging of Porous Media in Urban Stormwater Infiltration Facility. Journal Korean Society. 2014. P. 427–437. doi: 10.9798/KOSHAM.2014.14.6.427
  21. Operation and maintenance of infiltration trench. In Minnesota. Stormwater manual, 2016 532 р. URL: https://stormwater.pca.state.mn.us/index.php/

Operation_and_maintenance_of_stormwater_infiltration_practices

  1. El Mansouri B., Enhancement of groundwater potential by aquifer artificial recharge techniques. Climate change. 2015. P. 155–156. doi: 10.5194/piahs-366-155-2015
  2. Sadiki M. L., Improvement of groundwater resources potential by artificial recharge technique: a case study of charf el Akab aquifer in the Tangier region, Morocco. 2019. P. 224–236. doi: 10.19637/j.cnki.2305-7068.2019.03.003
  3. El Mezouary L. Coupling of numerical flow model with the Susceptibility Index method to assess the groundwater vulnerability to pollution. Water Resources. 2020. P. 1–5. doi: 10.1145/3399205.3399246
  4. El Mezouary L. Modélisation numérique de la variation saisonnière de la qualité des eaux souterraines de l'aquifère. Magra Italie. 2015. P. 25–31. doi: 10.1051/lhb/20150015
  5. Manual of Nonpoint Source Pollutant Treatment Facility: Korea. Ministry of Environment,2014.282 р. URL: https://www.scirp.org/(S(351jmbntvnsjtlaadkozje))/
    rference/referencespapers?referenceid=1347469
  6. Kandra H. S., McCarthy D., Fletcher T. D., Deletic A. Assessment of Clogging Phenomena in Granular Filter Media used for Stormwater Treatment, Journal of Hydrology. 2014. P. 518–527. doi: 10.1016/j.jhydrol.2014.03.009
  7. Yong C. F., McCarthy D. T., Deletic, A. Predicting Physical Clogging of Porous Permeable Pavements, Journal of Hydrology. 2013. P. 48–55. doi: 10.1016/j.jhydrol.2012.12.009
  8. Atlabachew A.; Shu L.; Wu P.; Zhang Y.; Xu Y. Numerical modeling of solute transport in a sand tankphysical model under varying hydraulic gradient and hydrological stresses. Hydrogeololgy Journal. 2018. P. 2089–2113. doi: 10.1007/s10040-018-1758-6
  9. Мацак А. О. Підвищення рівня екологічної безпеки водних об’єктів шляхом зменшення впливу дощових стічних вод з урбанізованих територій: дисс канд. тех. наук: 21.06.01/ Український Науково-Дослідний Інститут Екологічних Проблем, Харків, 2021. 151 с. URL: https://uacademic.info/ua/document/0421U100725
  10. Rybalova O. V., Matsak А. O. Natural methods of surface runoff treatment. Third International Conference of European Academy of Science. Bohn, Germany. 2018. P. 85‑86. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/bitstream/123456789/8806/1/Natural%20methods%20of%20surface%20runoff%20treatment.pdf
  11. Matsak A., Tsytlishvili K. Using different filter media of stormwater treatment performace. Norwegian Journal of development of the International Science. 2018. Р. 19‑23. URL:https://www.calameo.com/read/005798408dafeae98e9ba
  12. Горбань Н. С., Зінченко І. В., Мацак А. О. Підвищення екологічної безпеки водних об’єктів шляхом використання методів попереднього очищення дощових стічних вод. Проблеми охорони навколишнього природного середовища та екологічної безпеки. 2015 С. 87–90. URL: http://www.niiep.kharkov.ua/node/2760
  13. ДСТУ 4082-2002 Паливо тверде. Ситовий метод визначання гранулометричного складу [Чинний від 2006-06-07] Київ, 2006. 24 с. URL: https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=75811
  14. РНД 03-05-2002 Методика виконання вимірювань масової концентрації завислих речовин: Харків, 2002. 15 с. URL: https://zakon.rada.gov.ua/rada/
    show/v0107508-04#Text

 

  1. Ковальов О. О., Ядченко Д. М., Мельниченко А. С., Собина В. О., Тарадуда Д. В., Панченко О. Г. Математична модель ймовірності виявлення точкової цілі оператором безпілотного літального апарата
  2. D. Tregubov, О. Kireev, K. Kуazimov, L. Trefilova, E. Slepuzhnikov, S. Vavreniuk. Nonlinearities correlation of n-alkanes and n-alcohols physicochemical properties
  3. Дубінін Д. П. Вимірювальний комплекс для визначення ефективності технічних засобів пожежогасіння тонкорозпиленою водою
  4. Сідней С. О. Уточнений метод оцінювання вогнестійкості ребристих плит за втратою цілісності