ОЦІНЮВАННЯ ЧИННИКІВ НЕБЕЗПЕКИ В РАЗІ АВАРІЙ ЗАЛІЗНИЧНИХ ЦИСТЕРН ЗІ ЗРІДЖЕНИМИ ВУГЛЕВОДНЕВИМИ ГАЗАМИ

Introduction. Human security is the most important aspect of the functioning of society. Accidents during the transportation of liquefied hydrocarbon gases are one of the most dangerous events on rail transport. A significant part of the known accidents in the case of transportation of liquefied gas refers to flashes and explosions, which are the most dangerous in terms of safety of personnel, the population adjacent to the accident site and the environment. Railway accidents are often the result of the derailment. One of the causes of failure can be technical defects, often associated with improper maintenance. Also, errors of the railway control staff (human factor) or technical problems of the signal system can lead to train collisions.Aim. The purpose of the work is to assess the dangerous factors of accidents during the transportation of liquefied gas by rail.Results. Liquefied hydrocarbon gases are substances that require special precautions during transportation. The scale of traffic is the basis for the emergence of a relatively high level of risk of emergencies. During an emergency depressurization of the tank, an explosion of the gas mixture is most likely to occur if there is an instantaneous ignition as well as flare burning with non-instantaneous inflammation of liquefied propane. Accidents on railways with subsequent leakage of substances from the tank in rare cases occur in the horizontal position of the tank, more often there is a derailment, overturning of several tanks from the railway tracks, while the emergency tank is located at an angle to the horizon. It was calculated the volume and mass of liquid propane that will leak when the tank is tilted. Calculations of the intensity of warm radiation and thermal doses at a distance of placement of people in case of ignition of contents of the tank both in horizontal and in inclined position are carried out.Conclusions. Based on the calculation of the intensity of thermal radiation (thermal doses) in case of fire of the tank contents both in a horizontal and inclined position. We established that people on the platform and in the settlement will be in the zone of dangerous fire and can get burns of various degrees.Вступ. Безпека людини – це найбільш важливий аспект функціонування суспільства. Аварії під час перевезення зріджених вуглеводневих газів є одними з найбільш небезпечних подій на залізничному транспорті. Значна частина відомих аварій в разі транспортування зрідженого газу відноситься до спалахів і вибухів, які найбільш небезпечні з точки зору безпеки персоналу, населення, прилеглих до місця аварії об'єктів і навколишнього середовища. Залізничні аварії досить часто є результатом сходу цистерн з рейок. Однією з причин аварій можуть бути технічні дефекти, часто пов'язані з неналежним технічним обслуговуванням. Також помилки контролюючого залізничного персоналу (людський фактор) або технічні проблеми сигнальної системи можуть призвести до зіткнення потягів.Мета. Мета роботи – проведення оцінки небезпечних факторів аварій під час транспортування зрідженого газу залізничним транспортом. Результати. Зріджені вуглеводневі гази відносяться до речовин, які потребують особливих запобіжних заходів під час їх перевезення. Масштабність перевезень є основою появи досить високого рівня ризику виникнення надзвичайних ситуацій. Під час аварійної розгерметизації цистерни найімовірніше станеться вибух газоповітряної суміші, якщо відбувається миттєве займання, а також факельне горіння при не миттєвому займанні зрідженого газу. Аварії на залізницях з подальшим витіканням речовини з цистерни в рідкісних випадках відбуваються в горизонтальному положенні цистерни, частіше спостерігається при сходженні з рейок залізничних колій, перекиданні декількох цистерн, при цьому аварійна цистерна розташовується під кутом до горизонту. Розраховано об’єм і масу рідкого пропану, який витече в разі нахилу цистерни. Проведено розрахунки інтенсивності теплого випромінювання і теплових доз на відстані розміщення людей в разі загоряння вмісту цистерни як в горизонтальному, так і в нахиленому положенні. Висновки. На основі розрахунку інтенсивності теплового випромінювання (теплових доз) в разі загоряння вмісту цистерни як в горизонтальному, так і в нахиленому положенні, встановлено, що люди на платформі та в населеному пункті перебуватимуть в зоні небезпечного впливу пожежі і можуть отримати опіки різного ступеня

АНАЛІЗ ЧИННИКІВ, ЯКІ ВПЛИВАЮТЬ НА ПОШИРЕННЯ ВОГНЮ КОНСТРУКЦІЄЮ ФАСАДНОЇ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЇ З ВЕНТИЛЬОВАНИМ ПОВІТРЯНИМ ПРОШАРКОМ

Aim. The purpose of this work is to analyse the factors influencing the development and spread of fire on the surface of external walls with facade insulation with a ventilated air layer. As well as analysis of causes and consequences of fires on the examples of resonant fires to develop and implement optimal engineering solutions to prevent the ignition and spread of fire on the surface of such structures.Research methods. The system approach and several general scientific research methods are used in the work. The analytical research method was used to analyse domestic and foreign regulations, guidelines and technical documents, manuals, reference books, test reports and other literature sources, Internet information.Results. At present, hinged ventilated facades are widely used for insulation during the reconstruction and construction of new buildings not only in our country but also abroad. At qualitative calculation, selection of materials and installation of such systems of warming, problems with its operation do not arise. However, still, the main problem of such structures is to ensure their fire safety. The article considers the causes and consequences of burning ventilated facades on the examples of resonant fires of previous years, as well as analyses the risks that arise during a fire in such systems. The factors influencing the destruction of structural elements and the spread of fire on the surface of the facade systems of the building are identified.To increase the fire safety of buildings equipped with ventilated facade systems, it is necessary to develop additional fire safety measures, which should include a study of the conditions of flame spread on the facade structures and the fire hazard of their elements; improvement of test methods for facade systems; development of methods to reduce fire hazard and increase the fire resistance of both systems in general and their elements in conjunction with the whole set of fire prevention measures of the building. The paper proposes optimal engineering measures that prevent ignition and spread of flame on the surface of the hinged ventilated facade system and provide the necessary limit of fire resistance of such structures.Мета роботи. Метою роботи є аналіз чинників, які впливають на розвиток та поширення вогню поверхнею зовнішніх стін із фасадною теплоізоляцією з вентильованим повітряним прошарком, а також аналіз причин та наслідків займання НВФС на прикладах резонансних пожеж з метою розробки та впровадження оптимальних інженерно-технічних рішень, які будуть перешкоджати займанню та розповсюдженню вогню поверхнею таких конструкцій. Методи дослідження. У роботі використано системний підхід та низку загальнонаукових методів досліджень. Аналітичний метод досліджень використовували для аналізу вітчизняної та закордонної нормативної бази, керівних та технічних документів, посібників, довідників, протоколів випробувань та інших літературних джерел, інформації мережі Internet.Результати. На даний час навісні вентильовані фасади широко застосовуються для утеплення під час реконструкції та зведення нових будівель не лише в нашій державі, але й за кордоном. При якісному розрахунку, підборі матеріалів та монтажі таких систем утеплення, проблем з її експлуатацією не виникає. Однак досі основною проблемою таких конструкції є забезпечення їх пожежної безпеки. У статті розглянуто причини та наслідки займання навісних вентильованих фасадів на прикладах резонансних пожеж минулих років, а також проаналізовано ризики, що виникають під час виникнення пожежі в таких системах. Визначено фактори, які впливають на руйнування конструктивних елементів та поширення пожежі поверхнею фасадних систем будівлі. Для підвищення пожежної безпеки будівель, обладнаних вентильованими фасадними системами, необхідна розробка додаткових протипожежних заходів, які включатимуть дослідження умов поширення полум’я по фасадних конструкціях та пожежної небезпеки їхніх елементів; удосконалення методів випробувань фасадних систем; розробку методів зниження пожежної небезпеки та підвищення вогнестійкості як систем загалом, так і їхніх елементів у взаємозв'язку з усім комплексом протипожежних заходів будівлі. В роботі запропоновано оптимальні інженерні заходи, які перешкоджають займанню та розповсюдженню полум'я по поверхні навісної вентильованої фасадної системи та забезпечують необхідну межу вогнестійкості таких конструкцій

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНИХ РЕЖИМІВ У 3D СТРУКТУРАХ ІЗ ЧУЖОРІДНИМИ ВКЛЮЧЕННЯМИ

Linear and nonlinear mathematical models for determination of temperature regimes in 3D (spatial) environments with locally concentrated thermal active alien inclusions are developed. The presence of foreign inclusions in solid media during heating leads to the appearance of temperature stresses that violate the crystal lattice. Classical methods do not allow solving the boundary value problems of mathematical physics corresponding to such models, in the closed form. In this regard, in the present work, a method is described that the thermophysical parameters for non-homogeneous media are described by means of generalized functions as a single whole for the whole system. As a result, one equation of heat conductivity with generalized derivatives and boundary conditions is obtained only on the boundary surfaces of these media. In the classical case, such a process is described by a system of thermal equations for each element of an inhomogeneous medium with conditions of ideal thermal contact on the surfaces of conjugation and boundary conditions on boundary surfaces. For the case of nonlinear models, the condition of equality of temperatures on the surfaces of the conjugation of heterogeneous structural elements can not be applied. Taking into account the above, in the given work a method is proposed, which is to apply the Kirchhoff transform, which allows to linearize the nonlinear boundary value problem for the given structure and as a consequence it becomes possible to solve such kind of boundary value problems of mathematical physics. Calculated formulas are obtained for determining the temperature field in the given spatial media for stable and variable temperature thermal conductivity of structural materials. Using the obtained analytical solutions of linear and nonlinear boundary value problems, computational programs have been created that allow to obtain a temperature distribution and analyze designs for thermal stability. As a result, it becomes possible to increase it and thereby protect from overheating, which can cause the destruction of both individual elements and structures in general.Разработаны линейная и нелинейная математические модели определения температурных режимов в 3D (пространственных) средах с локально сосредоточенными теплоактивными инородными включениями. Классические методы не дают возможности решать граничные задачи математической физики, которые соответствуют таким моделям, в замкнутом виде. В связи с этим описано способ, который состоит в том, что теплофизические параметры для неоднородных сред описывают с помощью обобщенных функций как единое целое для всей системы. В результате этого получают одно уравнение теплопроводности с обобщенными производными и граничными условиями только на граничных поверхностях этих сред. В классическом случае такой процесс описывают системой уравнений теплопроводности для каждого из элементов неоднородной среды с условиями идеального теплового контакта на поверхностях сопряжения и граничными условиями на граничных поверхностях. Для случая нелинейных моделей условие равности температур на поверхностях сопряжения разнородных элементов конструкций невозможно применить. Учтя выше сказанное, предложен способ, который состоит в применении преобразования Кирхгофа, что дает возможность линеаризовать нелинейную граничную задачу для приведенной конструкции, в следствие чего стает возможным решать такого рода граничные задачи математической физики. Получены расчетные формулы для определения температурного поля в приведенных пространственных средах для постоянного и изменяющегося от температуры коэффициента теплопроводности конструкционных материалов. С применением полученных аналитических решений линейной и нелинейной граничных задач созданы вычислительные программы, которые дают возможность получить распределение температуры и анализировать конструкции на термопрочность. В следствии стает возможным ее повысить и тем самым защитить от перегрева, которое может вызвать разрушение как отдельных элементов, так и конструкций в целом.Розроблено лінійну та нелінійну математичні моделі визначення температурних режимів у 3D (просторових) середовищах із локально зосередженими теплоактивними чужорідними включеннями. Класичні методи не дають змоги розв'язувати крайові задачі математичної фізики, що відповідають таким моделям, у замкнутому вигляді. З огляду на це описано спосіб, який полягає в тому, що теплофізичні параметри для неоднорідних середовищ описують за допомогою узагальнених функцій як єдине ціле для всієї системи. Унаслідок цього отримують одне рівняння теплопровідності з узагальненими похідними та крайовими умовами тільки на межових поверхнях цих середовищ. У класичному випадку такий процес описують системою рівнянь теплопровідності для кожного з елементів неоднорідного середовища з умовами ідеального теплового контакту на поверхнях спряження та крайовими умовами на межових поверхнях. Для випадку нелінійних моделей умову рівності температур на поверхнях спряження різнорідних елементів конструкцій неможливо застосувати. Враховуючи викладене вище, запропоновано спосіб, який полягає у застосуванні перетворення Кірхгофа, що дає змогу лінеаризувати нелінійну крайову задачу для наведеної конструкції і як наслідок стає можливим розв'язувати такого роду крайові задачі математичної фізики. Отримано розрахункові формули для визначення температурного поля в наведених просторових середовищах для сталого та змінного за температурою коефіцієнта теплопровідності конструкційних матеріалів. Із використанням отриманих аналітичних розв'язків лінійної та нелінійної крайових задач створено обчислювальні програми, що дають змогу отримати розподіл температури та аналізувати конструкції щодо термостійкості. Як наслідок, стає можливим її підвищити і цим самим захистити від перегрівання, яке може спричинити руйнування як окремих елементів, так і конструкцій загалом

МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ АНАЛІЗУ ТЕМПЕРАТУРНИХ РЕЖИМІВ У 3D СТРУКТУРАХ ІЗ ТОНКИМИ ЧУЖОРІДНИМИ ВКЛЮЧЕННЯМИ

Uneven heating is one of the factors that cause deformation and stress in elastic structures. If nothing prevents the expansion of the structure with increasing temperature, it will deform and no tensions will arise. However, if the temperature increases unevenly and it is heterogeneous in a construction, then due to the expansion, the temperature stresses are formed. The first and independent step to study the temperature stress is to determine the temperature field, which is the main task of the analytical theory of thermal conductivity. In some cases, the determination of temperature fields is an independent technical problem; its solution helps to determine the temperature stresses. Therefore, linear mathematical models for determining the temperature regimes in 3D (spatial) environments with locally concentrated thin, thermal active alien inclusions are developed. Classical methods do not allow solving the boundary value problems of mathematical physics corresponding to such models, in the closed form. Concerning the above work, a method is described that the thermophysical parameters for inhomogeneous media are described with the help of asymmetric unit functions as a single whole for the whole system. As a result, one differential equation of heat conduction with generalized derivatives and boundary conditions is obtained only on the boundary surfaces of these media. In the classical case, such a process is described by a system of differential heat equations for each element of an inhomogeneous medium with conditions of ideal thermal contact on the surfaces of conjugation and boundary conditions on boundary surfaces. Considering mentioned above, the authors present a method that the temperature, as a function of one of the spatial coordinates, is approximated by the piecewise linear function on the lateral surface of the inclusion. This enables applying the Fourier integral transformation to a transformed differential heat equation with generalized derivatives and boundary conditions. As a result, an analytical solution was obtained for determining the temperature field in the above spatial media with internal and transient inclusions. Using the obtained analytical solutions of boundary value problems, computational programs have been created that allow obtaining temperature distribution and analyse constructions concerning thermal stability. As a result, it becomes possible to increase it and thereby protect from overheating, which can cause the destruction of both individual elements and structures in general._____________________________________ Інформація про авторів: Гавриш Василь Іванович, д-р техн. наук, професор кафедри програмного забезпечення. Email: [email protected] Лоїк Василь Богданович, канд. техн. наук, доцент кафедри пожежної тактики та аварійно-рятувальних робіт. Email: [email protected] Синельніков Олександр Дмитрович, канд. техн. наук, доцент кафедри пожежної тактики та аварійно-рятувальних робіт. Email: [email protected] Бойко Тарас Володимирович, канд. техн. наук, доцент, заступник начальника інституту. Email: [email protected] Шкраб Роман Романович, асистент кафедри програмного забезпечення. Email: [email protected] Цитування за ДСТУ: Гавриш В. І., Лоїк В. Б., Синельніков О. Д., Бойко Т. В., Шкраб Р. Р. Математичні моделі аналізу температур­них режимів у 3D структурах із тонкими чужорідними включеннями. Науковий вісник НЛТУ України. 2018, т. 28, № 2. С. 144–149. Citation APA: Havrysh, V. I., Loik, V. B., Synelnikov, O. D., Bojko, T. V., & Shkrab, R. R. (2018). Mathematical Models of the Analysis of Temperature Regimes in 3D Structures with Thin Foreign Inclusions. Scientific Bulletin of UNFU, 28(2), 144–149. https://doi.org/10.15421/40280227 Нерівномірне нагрівання − один із факторів, що спричиняють деформації та напруження у пружних конструкціях. Якщо з підвищенням температури ніщо не перешкоджає розширенню структури, то вона деформуватиметься і жодних напружень не виникатиме. Однак, якщо в конструкції температура зростає нерівномірно і воно неоднорідне, то внаслідок розширення формуються температурні напруження. Першим і незалежним кроком для дослідження температурних напружень є визначення температурного поля, що становить основну задачу аналітичної теорії теплопровідності. В окремих випадках визначення температурних полів є самостійною технічною задачею, розв'язання якої допомагає визначити температурні напруження. Тому розроблено лінійні математичні моделі визначення температурних режимів у 3D (просторових) середовищах із локально зосередженими тонкими теплоактивними чужорідними включеннями. Класичні методи не дають змоги розв'язувати крайові задачі математичної фізики, що відповідають таким моделям, у замкнутому вигляді. З огляду на це описано спосіб, який полягає в тому, що теплофізичні параметри для неоднорідних середовищ описують за допомогою асиметричних одиничних функцій як єдине ціле для всієї системи. Внаслідок цього отримують одне диференціальне рівняння теплопровідності з узагальненими похідними і крайовими умовами тільки на межових поверхнях цих середовищ. У класичному випадку такий процес описують системою диференціальних рівнянь теплопровідності для кожного з елементів неоднорідного середовища з умовами ідеального теплового контакту на поверхнях спряження та крайовими умовами на межових поверхнях. Враховуючи зазначене вище, запропоновано спосіб, який полягає в тому, що температуру, як функцію однієї з просторових координат, на боковій поверхні включення апроксимовано кусково-лінійною функцією. Це дало змогу застосувати інтегральне перетворення Фур'є до перетвореного диференціального рівняння теплопровідності із узагальненими похідними та крайових умов. Внаслідок отримано аналітичний розв'язок для визначення температурного поля в наведених просторових середовищах з внутрішнім та наскрізним включеннями. Із використанням отриманих аналітичних розв'язків крайових задач створено обчислювальні програми, що дають змогу отримати розподіл температури та аналізувати конструкції щодо термостійкості. Як наслідок, стає можливим її підвищити і цим самим захистити від перегрівання, яке може спричинити руйнування як окремих елементів, так і конструкцій загалом

Assessment Of Danger Factors In Case Of Accidents Of Railway Tanks With Liquefied Hydrocarbon Gases

Introduction. Human security is the most important aspect of the functioning of society. Accidents during the transportation of liquefied hydrocarbon gases are one of the most dangerous events on rail transport. A significant part of the known accidents in the case of transportation of liquefied gas refers to flashes and explosions, which are the most dangerous in terms of safety of personnel, the population adjacent to the accident site and the environment. Railway accidents are often the result of the derailment. One of the causes of failure can be technical defects, often associated with improper maintenance. Also, errors of the railway control staff (human factor) or technical problems of the signal system can lead to train collisions.Aim. The purpose of the work is to assess the dangerous factors of accidents during the transportation of liquefied gas by rail.Results. Liquefied hydrocarbon gases are substances that require special precautions during transportation. The scale of traffic is the basis for the emergence of a relatively high level of risk of emergencies. During an emergency depressurization of the tank, an explosion of the gas mixture is most likely to occur if there is an instantaneous ignition as well as flare burning with non-instantaneous inflammation of liquefied propane. Accidents on railways with subsequent leakage of substances from the tank in rare cases occur in the horizontal position of the tank, more often there is a derailment, overturning of several tanks from the railway tracks, while the emergency tank is located at an angle to the horizon. It was calculated the volume and mass of liquid propane that will leak when the tank is tilted. Calculations of the intensity of warm radiation and thermal doses at a distance of placement of people in case of ignition of contents of the tank both in horizontal and in inclined position are carried out.Conclusions. Based on the calculation of the intensity of thermal radiation (thermal doses) in case of fire of the tank contents both in a horizontal and inclined position. We established that people on the platform and in the settlement will be in the zone of dangerous fire and can get burns of various degrees

Analysis of Factors Affecting the Spread of Fire by the Structure of Facade Thermal Insulation with Ventilated Air Layer

Aim. The purpose of this work is to analyse the factors influencing the development and spread of fire on the surface of external walls with facade insulation with a ventilated air layer. As well as analysis of causes and consequences of fires on the examples of resonant fires to develop and implement optimal engineering solutions to prevent the ignition and spread of fire on the surface of such structures.Research methods. The system approach and several general scientific research methods are used in the work. The analytical research method was used to analyse domestic and foreign regulations, guidelines and technical documents, manuals, reference books, test reports and other literature sources, Internet information.Results. At present, hinged ventilated facades are widely used for insulation during the reconstruction and construction of new buildings not only in our country but also abroad. At qualitative calculation, selection of materials and installation of such systems of warming, problems with its operation do not arise. However, still, the main problem of such structures is to ensure their fire safety. The article considers the causes and consequences of burning ventilated facades on the examples of resonant fires of previous years, as well as analyses the risks that arise during a fire in such systems. The factors influencing the destruction of structural elements and the spread of fire on the surface of the facade systems of the building are identified.To increase the fire safety of buildings equipped with ventilated facade systems, it is necessary to develop additional fire safety measures, which should include a study of the conditions of flame spread on the facade structures and the fire hazard of their elements; improvement of test methods for facade systems; development of methods to reduce fire hazard and increase the fire resistance of both systems in general and their elements in conjunction with the whole set of fire prevention measures of the building. The paper proposes optimal engineering measures that prevent ignition and spread of flame on the surface of the hinged ventilated facade system and provide the necessary limit of fire resistance of such structures