Надзвичайні ситуації: попередження та ліквідація

МЕТОДИКА ОЦІНЮВАННЯ ВОГНЕСТІЙКОСТІ БУДІВЕЛЬ ІЗ ВОГНЕЗАХИЩЕНИХ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ

Андрій КОВАЛЬОВ — 2024-06-21

Проведено оцінку вогнестійкості будівлі із будівельних конструкцій, які захищені від вогню вогнезахисними покриттями. Ця методика базується на використанні математичної моделі та розрахунково-експериментального методу для визначення вогнестійкості залізобетонних конструкцій. Також створена комп'ютерна модель для аналізу теплового та напружено-деформованого стану будівлі із вогнезахищених будівельних конструкцій (на прикладі трьохповерхового паркінгу для автомобілів). Модель враховує властивості вогнезахисних покриттів, теплофізичні та механічні характеристики матеріалів, які використовуються у конструкції, а також нелінійні закони деформації матеріалів при високих температурах та під впливом силових навантажень. Модель дозволяє визначити клас вогнестійкості будівельних конструкцій із застосуванням вогнезахисних покриттів різних типів. Проведено аналіз варіантів пожеж для дослідження вогнестійкості (стійкості) будівлі в залежності від місця виникнення та пожежного навантаження на залізобетонні конструкції будівлі паркінгу для автомобілів. Проведено оцінювання вогнестійкості вогнезахищеної будівельної конструкції за допомогою розроблених моделей. Проведено оцінювання вогнестійкості будівлі із вогнезахищених будівельних конструкцій. Запропоновано заходи з підвищення меж вогнестійкості конструкцій, що полягають у використанні вогнезахисних покриттів з науково обґрунтованими параметрами. Обґрунтовано товщину пасивного вогнезахисного покриття, коефіцієнт теплопровідності, питому теплоємність, які необхідно задавати при оцінюванні вогнестійкості вогнезахищеної залізобетонної колони та підвищенні меж вогнестійкості до 180 хв. При чисельних розрахунках нестаціонарного прогріву вогнезахищеної залізобетонної колони паркінгу (товщина покриття 11 мм) за умов впливу стандартної пожежі протягом 180 хв. встановлено, що температура на арматурних стрижнях досягла 213 °С, що в 4 рази менше від прогріву незахищеної колони.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-СТАТИСТИЧНІ МОДЕЛІ ДЛЯ ОТРИМАННЯ БАЗИ ДАНИХ ПО ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ЗАРЯДІВ ПІРОТЕХНІЧНИХ НІТРАТНО-МЕТАЛІЗОВАНИХ СУМІШЕЙ НА ЗАЛЕЖНОСТІ ШВИДКОСТІ ЇХ ГОРІННЯ ВІД ПІДВИЩЕНИХ ТЕМПЕРАТУР НАГРІВУ ТА ЗОВНІШНІХ ТИСКІВ

Назарій КОЗЯР — 2024-06-21

Представлено експериментально-статистичні моделі для оцінки впливу технологічних параметрів зарядів піротехнічних нітратно-металізованих сумішей на швидкість та вибухонебезпечні режими розвитку їх горіння при підвищених температурах нагріву та зовнішніх тисках.

Розроблено нові експериментально-статистичні моделі, які дозволяють формувати базу даних з відносною похибкою 3–5% щодо впливу технологічних параметрів на заряди піротехнічних нітратно-металізованих сумішей. Ці параметри включають співвідношення компонентів, дисперсність компонентів та коефіцієнт ущільнення суміші.

Ці моделі дозволяють аналізувати вплив зовнішніх термічних факторів, таких як підвищені температури нагріву та зовнішні тиски, на швидкість горіння та вибухонебезпечні режими розвитку горіння цих сумішей. Крім того, вони дозволяють визначати критичні діапазони зміни параметрів, перевищення яких може призвести до різкого зростання швидкості горіння та пожежовибухонебезпечного руйнування виробів.

БІЛА КНИГА ЦИВІЛЬНОГО ЗАХИСТУ УКРАЇНИ ЯК АНАЛІТИЧНО-ІНФОРМАЦІЙНА СКЛАДОВА ОСНОВНОГО (ВИКОНАВЧОГО) ЕТАПУ ПРОВЕДЕННЯ ОГЛЯДУ ЦИВІЛЬНОГО ЗАХИСТУ

Валерій КОРОБКІН — 2024-06-21

Здійснено порівняльний аналіз заходів підготовки розділів Білої книги цивільного захисту України стосовно питань викликів і загроз у сфері цивільного захисту, тенденцій їх розвитку, захисту населення, територій, навколишнього природного середовища, майна, матеріальних і культурних цінностей від надзвичайних ситуацій із заходами основного (виконавчого) етапу проведення огляду цивільного захисту. Наголошено, що Біла книга цивільного захисту України не лише інформаційне видання, а й спроба знайти відповіді на актуальні питання викликів і загроз у сфері цивільного захисту, тенденцій їх розвитку, ефективності заходів, які реалізуються на території України в мирний час та в особливий період, і спрямовані на захист населення, територій, навколишнього природного середовища, майна, матеріальних і культурних цінностей від надзвичайних ситуацій та інших небезпечних подій, запобігання виникненню таких ситуацій та подій, ліквідацію їх наслідків, надання допомоги постраждалим. Виявлено проблемні питання та запропоновано шляхи розвитку єдиної державної системи цивільного захисту. Надані у Білій книзі цивільного захисту України матеріали є першоджерелом визначення напрямів подальших досліджень у сфері цивільного захисту. Зроблено висновок, що Біла книга цивільного захисту України може розглядатися як аналітично-інформаційна складова основного (виконавчого) етапу проведення огляду цивільного захисту.

ЕКОНОМІЧНІ АСПЕКТИ ГАСІННЯ ПОЖЕЖ ГОРЮЧИХ РІДИН, РОЗЛИТИХ НА ПОВЕРХНІ ВОДОЙМ

Марія КУЦЕНКО — 2024-06-21

Проведено аналіз потенціальних втрат від шкоди навколишньому середовищу і витрат на гасіння пожежі при пожежах горючих рідин, розлитих на поверхні водойми. Запропонована модель пожежі на поверхні водойми і розглянуті різні варіанти припинення горіння, в тому числі пористим носієм з адсорбованими в порах вогнегасними солями.

Знайдено, що при гасінні таких пожеж із застосуванням засобів на основі пористого носія з адсорбованими в порах вогнегасними солями дозволить суттєво знизити суму екологічних втрат і витрат на гасінні пожежі по відношенню до гасіння пожеж іншими засобами.

Ризико-орієнтований підхід до покращення заходів охорони праці під час виконання аварійно-рятувальних і інших невідкладних робіт

Анатолій Нестер — 2024-06-21

Останні роки через військові дії російської держави характеризуються збільшенням частоти технологічних та екологічних катастроф та надзвичайних ситуацій. Цьому сприяють різні чинники як військового характеру. Тому важливим є дослідження поведінки фахівців та населення у різних ситуаціях.

У роботі реалізовано ймовірнісну модель підвищення ефективності проведення аварійно-рятувальних і інших невідкладних робіт за допомогою аналізу дерева відмов (подій). Встановлено що існуючі методики підвищення ефективності проведення аварійно-рятувальних і інших невідкладних робіт не дозволяють врахувати такі аспекти як людський фактор, підготовка цивільного населення до дій у надзвичайних ситуаціях, зокрема під час проведення аварійно-рятувальних і інших невідкладних робіт. Запропоновано підхід та наведено дерево подій, що дозволяє врахувати зазначені фактори.

Проведено розрахунки ймовірностей виникнення базових та проміжних подій, що впливають на небажану ситуацію. Аналіз отриманих результатів дозволив виявити найбільш значущі події. Остаточний розрахунок ймовірності виникнення небажаної події «Травмування під час виконання аварійно-рятувальних і інших невідкладних робіт» встановив, що за заданих ймовірностей виникнення базових подій її ймовірність буде складати 22 відсотки. Це вказує на досить високий рівень небезпеки під час виконання робіт.

Розрахунок дерева подій (відмов) дозволив зробити наступні рекомендації щодо підвищення ефективності проведення АРІНР (аварійно-рятувальні та інші невідкладні роботи), зокрема розмінування: збільшити кількість превентивних заходів щодо забезпечення інформування населення правилам техніки безпеки в зоні робіт; проведення додаткової роз’яснювальної роботи щодо недопущення зарозумілого поводження, наприклад з виявленими вибухо-небезпечними предметами; підвищити ефективність заходів з унеможливлення перебування населення на ділянках здійснення аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт, зокрема в зонах забруднення ВНП (вибухонебезпечні предмети).

Постановка перечислених проблем надає можливість приділити увагу підготовці фахівців до діяльності в умовах надзвичайних ситуацій, використовуючи всі можливі елементи навчання, які дозволять підвищити рівень обізнаності проблем та різко зменшити кількість нещасних випадків як при розмінуванні так і в інших сферах під час дії воєнного стану.

АЛГОРИТМ ПОБУДОВИ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ВОДЯНИХ КРАПЕЛЬ ДЛЯ ЕФЕКТИВНОГО ГАСІННЯ ЛІСОВИХ ПОЖЕЖ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ АВІАЦІЙНОЇ ТЕХНІКИ

Сергій Панченко — 2024-06-21

Розкриті стадії розробки математичної моделі для підвищення ефективності гасіння лісових пожеж за допомогою авіаційної техніки. Розроблено використання формульного алгоритму для моделювання динаміки крапель та їх теплових властивостей в умовах реальних пожеж. Застосовано поняття фізичної стабільності крапель при авіаційному гасінні, яке прямо пропорційно залежить від числа Вебера. Наведено результати експериментальних досліджень, які використовувались для побудови 3D графіків у даній роботі.

Розроблений алгоритм містить рівняння руху крапель, розрахунки аеродинамічного опору, моделювання конвективних потоків, а також залучає додаткові теорії, такі, як механізм Релея-Тейлора та Кельвіна-Гельмгольца, для аналізу дроблення крапель. У загальній моделі враховуються такі параметри, як число Вебера (We), Число Бонда (Bo), Формула Сазерленда, механізм Релея-Тейлора та Кельвіна-Гельмгольца, Число Фруда (Fr). Число Вебера (We) використовується для оцінки впливу поверхневого натягу проти інерційних сил, проводиться оцінка стабільності краплі під час її польоту. Для перевірки адекватності моделі використовувалась симуляція на мові програмування Python з використанням бібліотеки Matplotlib. Симуляція генерує траєкторії кількох крапель води на основі визначених параметрів, таких, як початкова висота струменя, максимальна початкова швидкість крапель та діапазон кутів викиду. Траєкторія кожної краплі обчислюється з урахуванням сили тяжіння. Результати підтверджують, що оптимальний вибір розміру краплі, висоти скидання та швидкості підвищує ефективність гасіння лісових пожеж від 25 до 74% в залежності від компонентів, які складає система та параметризації даних. Модель також демонструє важливість адаптації стратегії гасіння до конкретних умов пожежі та метеорологічних умов.

Дослідження температурних розподілень у перерізах дерев’яних балок із вогнезахисним облицюванням

Сергій Поздєєв — 2024-06-21

У статті наведені результати розрахунку температурних розподілів всередині перерізу дерев’яної балки з вогнезахисним облицюванням. Предмет досліджень – вплив конструктивних параметрів дерев’яних балок на вогнестійкість в умовах теплової дії високих температур під час пожежі. Мета роботи полягає в розкритті закономірностей прогрівання перерізів дерев’яних балок із вогнезахисним облицюванням плитами OSB, а також зміни геометричних параметрів їхньої зони обвуглювання в умовах стандартного температурного режиму пожежі для оцінки їх межі вогнестійкості. Для виконання цієї мети поставлені такі завдання дослідження: на основі проведених вогневих випробувань розробити методику інтерполяції температурних розподілів всередині зразків-фрагментів дерев’яної балки; розробити методику математичного описання геометричної форми зони обвуглювання у перерізі дерев’яної балки без вогнезахисту та з вогнезахисним облицюванням на основі OSB плит. Для розроблення методики розрахунку температурних розподілів всередині перерізу дерев’яної балки з вогнезахисним облицюванням та для побудови ліній контурів зони обвуглювання застосовувалися табличні, теплофізичні методи та математичне моделювання. Наукова новизна дослідження полягає у розкритті закономірностей, що встановлюють залежність конфігурації зони обвуглювання дерев’яних балок від конструктивних параметрів їхнього вогнезахисного облицювання в умовах впливу стандартного температурного режиму пожежі, як наукового підґрунтя удосконалення розрахункової оцінки їх вогнестійкості. Після проведення розрахунків отримано головні результати, які дозволяють визначити геометричну конфігурацію необвугленої частини перерізу балки та визначити її несучу здатність з використанням реальних геометричних характеристик необвугленої частини перерізу дерев’яної балки.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВОГНЕСТІЙКОСТІ ЗАЛІЗОБЕТОННОЇ ПОРОЖНИСТОЇ ПЛИТИ

Сергій ПОЗДЄЄВ — 2024-06-21

У роботі представлені результати оцінювання вогнестійкості залізобетонної порожнистої плити за допомогою уточненого методу із використанням методу скінченних елементів. Метою роботи є визначення, який граничний стан з вогнестійкості розглянутої залізобетонної порожнистої плити настає першим в умовах впливу стандартного температурного режиму пожежі. Отримані результати вказують, що настання граничного стану за втратою цілісності настає раніше, ніж за втратою несучої здатності на 678 с. Втрата теплоізольованої здатності на момент настання втрати цілісності також не спостерігалась. За результатами проведених обчислювальних експериментів встановлено, що межа вогнестійкості досліджуваної залізобетонної порожнистої плити становить 40,83 хв та не відповідає класу вогнестійкості REI 45 за умови її навантаження 4 кПа.

ОБҐРУНТУВАННЯ НОРМАТИВІВ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ РІВНЯ ПІДГОТОВЛЕНОСТІ РЯТУВАЛЬНИКІВ ДО ОДЯГАННЯ ЗАХИСНОГО СПОРЯДЖЕННЯ В КОМПЛЕКТІ ІЗ ЗАСОБАМИ БРОНЕЗАХИСТУ

Віктор СТРІЛЕЦЬ — 2024-06-21

Наведено результати дослідження, у якості об’єкта якого розглядалась підготовка до проведення аварійно-рятувальних робіт рятувальниками ДСНС в умовах можливого бойового ураження, предмета – нормативні оцінки для оцінювання рівня підготовленості рятувальників до одягання захисного одягу та спорядження в комплекті із засобами бронезахисту. Вперше обґрунтовано вирази, в основі яких лежать експериментальні результати та експертні оцінки, для визначення нормативів оцінювання рівня підготовленості особового складу до дій в розглянутих умовах. Отримано конкретні нормативи.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЕЛИЧИНИ ПОЖЕЖНОГО РИЗИКУ ПІД ЧАС ТРАНСПОРТУВАННЯ ТА ЗБЕРІГАННЯ НАФТОПРОДУКТІВ В УМОВАХ НАФТОБАЗИ

Лариса ХАТКОВА — 2024-06-21

Стратегія ефективного запобігання та профілактики виникнення пожеж повинна будуватись на основі цілей і задач створення безпеко-орієнтованого середовища та мінімізації наслідків у разі настання надзвичайної ситуації, зокрема пожежі. Існує багато технік або підходів як до якісного, так і до кількісного аналізу пожежних ризиків. Актуальним є питання деталізованого вивчення і вдосконалення методики оцінювання пожежних ризиків нафтобаз з метою забезпечення належного рівня протипожежного захисту та мінімізації індивідуальних ризиків для людей.

Мета – визначення індивідуального пожежного ризику на етапах транспортування та зберігання нафтопродуктів на прикладі типової нафтобази в Черкаської області, розробка заходів щодо зниження ймовірності виникнення надзвичайних ситуацій, пов'язаних із витоком нафтопродуктів та обмеження впливу небезпечних факторів пожежі та вибуху.

Об'єктами дослідження є ймовірності несприятливих подій у разі пожежі (використовувався метод структурних схем), і навіть індивідуальний пожежний ризик (використовувалися нормативні методи). Методом логічного дерева подій з урахуванням вимог норм здійснено розрахунок ймовірності реалізації сценаріїв розвитку аварії. Проведено прогнозування наслідків різноманітних аварійних сценаріїв розвитку надзвичайних ситуацій, пов'язаних із пожежами. Розраховані розподіли індивідуального пожежного ризику на об'єктах зберігання нафтопродуктів дозволили встановити ділянки максимальної небезпеки персоналу. Розраховані розподіли індивідуального пожежного ризику на об'єктах зберігання нафтопродуктів дозволили встановити місця максимальної небезпеки персоналу. Досліджено небезпеку розвитку аварії при розвантаженні залізничних цистерн, при зберіганні нафтопродуктів у резервуарах РВС-2000 та заповненні автомобільної цистерни.

Визначені параметри розвитку негативних подій за можливими небезпечними сценаріями для персоналу нафтобази при можливій аварії. Досліджено розподіл ймовірностей ураження небезпечними факторами пожежі та вибуху (спалаху) на території виробничого майданчика об'єкта для найбільш ймовірних сценаріїв розвитку аварії залізничної цистерни на залізничній естакаді, групи резервуарів РВС-2000 та автомобільної цистерни на естакаді наливу автомобільних цистерн. Розраховано значення індивідуального пожежного ризику у кожній точці території нафтобази. Розроблено заходи щодо зниження ризику для персоналу у небезпечних зонах.

ПРОЦЕСИ ГОРІННЯ ПОРОШКІВ АЛЮМІНІЮ В СКЛАДІ ПІРОТЕХНІЧНИХ СУМІШЕЙ

Анатолій БЄЛІКОВ — 2024-06-21

У даній роботі розглядається проблема термічної стабільності піротехнічних сумішей, які використовуються в різноманітних піротехнічних виробах. Основна увага приділяється аналізу впливу високих температур та зовнішніх тисків на швидкість горіння та межі стійкості цих сумішей. Встановлено, що підвищення температури та зовнішнього тиску може призвести до нестабільного горіння, що створює ризик вибуху. Результати дослідження вказують на концентраційні межі горіння, в межах яких процес залишається стабільним, а також на зміну швидкості горіння в залежності від температури, вмісту окислювача, розміру частинок металевого палива та вмісту органічних добавок. Подальші дослідження плануються зосередити на теоретичному аналізі та моделюванні процесу горіння з метою визначення безпечних параметрів для піротехнічних сумішей, що запобігатимуть вибухонебезпечним режимам.

Окрім того дрослідження підкреслює важливість розуміння впливу технологічних параметрів на пожежну безпеку піротехнічних сумішей. Встановлено, що оптимізація складу сумішей може значно знизити ризик нестабільного горіння та вибуху. Зокрема, дослідження показують, що правильний вибір розміру частинок металевого палива та концентрації органічних добавок може забезпечити більш стабільне горіння. Також акцентується увага на необхідності подальшого вивчення впливу зовнішніх факторів, таких як температура та тиск, на безпеку піротехнічних сумішей. Ця робота вносить важливий вклад у розробку безпечних практик у піротехнічній індустрії та сприяє забезпеченню безпеки при використанні пиротехнічних виробів.

АНАЛІЗ ТЕМПЕРАТУРНОГО ЕФЕКТУ НА ІНІЦІАЦІЮ ГОРІННЯ МЕТАЛЕВОГО ПАЛЬНОГО У ПІРОТЕХНІЧНИХ СУМІШЕЙ

Олег МИРОШНИК — 2024-06-21

Представлено результати експериментальних досліджень та експериментально-статистичні моделі для оцінки впливу технологічних параметрів зарядів піротехнічних нітратно-металевих джерел запалювання та зовнішніх чинників на температуру займання частинок металевих пальних в продуктах термічного розкладання нітратовмісного окиснювача та добавок органічних речовин.

Термічне розкладання нітратовмісного окиснювача (нітрату натрію) та органічних добавок (парафіну, стеарину, нафталіну, антрацену) при високій температурі спричиняє інтенсивне виділення тепла, займання частинок металу та передчасне вибухонебезпечне спрацьовування джерел запалювання. Це може призвести до пожежонебезпечного руйнування виробів. В багатьох випадках передчасне вибухонебезпечне спрацьовування піротехнічних виробів має катастрофічні наслідки, оскільки процес горіння піротехнічних зарядів, що почався, неможливо ефективно ліквідувати сучасними засобами пожежогасіння.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНИХ РЕЖИМІВ ПОЖЕЖІ У ГОРИЗОНТАЛЬНИХ КАБЕЛЬНИХ ТУНЕЛЯХ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ЇХНІХ ПАРАМЕТРІВ ТА ПОЖЕЖНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Олександр НУЯНЗІН — 2024-06-21

За результатами роботи отримано залежності, що описують максимальну температури всередині кабельного тунелю під час пожежі, тривалість пожежі в певній локальній зоні кабельного тунелю та часу досягнення максимальної температури всередині кабельного тунелю під час пожежі від пожежного навантаження, площі поперечного перерізу тунелю та швидкості руху повітряних мас всередині.

У одному з програмних комплексів CFD була створена математична модель кабельного тунелю, аналогічна до натурного. Проведено обчислювальний експеримент. Моделювання, як метод наукового дослідження дає можливість, не виконуючи матеріально затратних та трудомістких натурних експериментів на моделях проводити всі необхідні досліди щодо визначення температурних режимів пожежі у кабельних тунелях.

Спираючись на результати обчислювального експерименту і натурних випробувань, були розраховані критерії адекватності (T-критерій Стьюдента, Q-критерій Кохрена, F-критерій Фішера). На основі проведеного аналізу досліджена адекватність використовуваних математичних моделей.

Розроблено та проведено повний факторний експеримент. За його результатами отримано регресі максимальної температури всередині кабельного тунелю під час пожежі, тривалості пожежі в певній локальній зоні кабельного тунелю та часу досягнення максимальної температури всередині кабельного тунелю під час пожежі.

Визначено температурний режим пожежі в кабельних тунелях із різними розмірами, аеродинамічними показниками й пожежним навантаженням, а також залежність від зазначених параметрів температурного режиму пожежі.