ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СЕЙСМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ НА РЕЗЕРВУАРИ ДЛЯ ЗБЕРІГАННЯ РІДКИХ ВУГЛЕВОДНІВ, ВИГОТОВЛЕНИХ З НАНОКОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ

Сєрікова Олена Миколаївна

Національний університет цивільного захисту України, Харків, Україна

DOI: 10.52363/2522-1892.2024.1.6

Ключові слова: землетрус, сейсмічні навантаження, нанокомпозити, плескання, резервуари рідких вуглеводнів, екологічна безпека, навколишнє природне середовище

Анотація

Пошкодження резервуарів внаслідок землетрусу в сейсмонебезпечних та особливо в несейсмічних регіонах може призвести до серйозних соціальних, економічних та екологічних проблем, оскільки вони використовуються для зберігання важливих рідин, таких як вода для пиття та пожежогасіння, нафтопродукти та добрива. Резервуари для зберігання рідких вуглеводнів представляють особливий інтерес для наукової спільноти та широкої громадськості. Рідкі вуглеводні здебільшого легкозаймисті та вибухонебезпечні, отруйні та шкідливі, внаслідок витоку легко спричиняють катастрофічні аварії, такі як пожежа, вибух, серйозну загрозу життю людей та безпеці майна. Актуальним є дослідження властивостей матеріалів, що дозволяють забезпечити стабільну роботу резервуарів для зберігання рідких вуглеводнів в умовах природних і техногенних сейсмічних впливів. Метою роботи є дослідження впливу сейсмічних навантажень на резервуари для зберігання рідких вуглеводнів, виготовлених з нанокомпозитних матеріалів для покращення стану екологічної безпеки прилеглих територій. Використання композитних матеріалів із нановключеннями в резервуарах для зберігання екологічно небезпечних рідин, дозволяє підвищити надійність резервуарів в умовах сейсмічних навантажень та продовжити їх експлуатаційний строк при дії природних та техногенних впливів різного характеру. Результати розрахунків показали, що використання композитних матеріалів із нановключеннями у вигляді сталевих сфер є найкращим варіантом для екологічно безпечної експлуатації резервуарів при сейсмічних навантаженнях. Проведені розрахунки дозволили побудувати необхідні системи основних функцій для дослідження вимушених коливань, а також впливу поверхневого натягу та нелінійних ефектів на коливання оболонок з рідиною.

Посилання

1. Сєрікова О. М. Попередження екологічних небезпек резервуарів зберігання отруйних та легкозаймистих рідин при сейсмічних навантаженнях. Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. 2023. № 5 (142). С. 42-48. DOI: 10.32782/1995-0519.2023.5.5

2. Кендзера О. В. Сейсмічна небезпека і захист від землетрусів. Практичне впровадження розробок Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України. Вісник НАН України. 2015. № 2. С. 44-57.

3. Сєрікова О. М. Підвищення рівня екологічної безпеки резервуарів зберігання отруйних та легкозаймистих рідин при сейсмічних навантаженнях. Екологічні науки. 2023. № 6 (51). С. 130-135. DOI: 10.32846/2306-9716/2023.eco.6-51.21.

4. Сєрікова О. М., Стрельнікова О. О., Крютченко Д. В. Оцінка сили сейсмічних навантажень на резервуари для збереження отруйних та легкозаймистих рідин. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління». 2021. Вип. 51. С. 70-80.

5. Нейтралізація статичної електрики в системах зберігання нафти шляхом застосування нанокомпозитів із системами вуглецевих волокнистих включень / О. М. Сєрікова та ін. Прикладні питання математичного моделювання 2021. Т. 4, № 2.2. С. 159-168. DOI: 10.32782/KNTU2618-0340/2021.4.2.2.16.

6. Nanocomposites Implementation for Oil Storage Systems Electrostatic Protection / O. Sierikova et al. Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering - 2021. ICTM 2021. Lecture Notes in Networks and Systems. 2022. Vol. 367. Pp. 575-583. DOI: 10.1007/978-3-030-94259-5_49.

7. Забезпечення надійної експлуатації нафтових резервуарів у складних геотехнічних умовах при сейсмічних впливах / М. Л. Зоценко, Ю. Л. Винников, М. О. Харченко, І. І. Ларцева. Проблеми та перспективи нафтогазової промисловості. 2018. Вип. 2. С. 65-90.

8. Сєрікова О. М. Підвищення рівня екологічної безпеки території, прилеглої до місць розташування резервуарів рідких вуглеводнів. Техногенно-екологічна безпека. 2023. № 14(2/2023). С. 50-57. DOI: 10.52363/2522-1892.2023.2.6.

9. Free and forced vibrations of liquid storage tanks with baffles / E. Strelnikova, V. Gnitko, D. Krutchenko, Y. Naumenko. Journal of Modern Technology and Engineering. 2018. Vol. 3. No. 1. Рp. 15-52.

10.Сєрікова, О. М. Особливості техногенного впливу резервуарів з рідкими вуглеводнями на довкілля під час сейсмічних навантажень. Науковий вісник НЛТУ України. 2024. Т. 34. № 2. С. 54-60. DOI: 10.36930/40340207.

11.A review on liquid sloshing hydrodynamics / J.-h. Zheng, M.-A. Xue, P. Dou, Y.-m. H. Journal of Hydrodynamics. 2021. Vol. 33. Issue 6. Рp. 1089-1104. DOI: 10.1007/s42241-022-0111-7.

12.Khalmuradov B., Harbuz S., Ablieieva I. Analysis of the technogenic load on the environment during Forced ventilation of tanks. Technology audit and production reserves. 2018. №1/3 (39). Р. 45-52. DOI: 10.15587/2312-8372.2018.124341.

13.Ibrahim H. A., Syed H. S. Hazard Analysis of Crude Oil Storage Tank Farm. International Journal of ChemTech Research. 2018. Vol. 11. No. 11. Рp. 300-308.

14.Звірко О. Корозійна тривкість сталей тривало експлуатованих нафтосховищ. Вісник ТНТУ. 2011. Том 17. № 2. С. 58-64.

15.Липовий В. О., Удянський М. М. Техногенні ризики забруднення довкілля під час експлуатування та ремонтних робіт резервуарів з нафтопродуктами. Науково-практичний журнал НУГЗУ. Харків, 2017. С. 185-191.

16.Ibrahim R. A., Pilipchuck V. N., Ikeda T. Recent Advances In Liquid Sloshing Dynamics. Applied Mechanics Reviews. 2001. Vol. 54, No. 2. Pp. 133-199.

17.Ibrahim R. A. Liquid Sloshing Dynamics. Cambridge University Press, New York, 2005. 948 р.

18.Free vibrations of shells of revolution filled with a fluid / E. Ventsel, V. Naumenko, E. Strelnikova, E. Yeseleva. Engineering analysis with boundary elements. 2010. Vol. 34. Pp. 856-862.

19.Numerical Simulation of Free Liquid-Induced Vibrations in Elastic Shells / K. Degtyarev, P. Glushich, V. Gnitko, E. Strelnikova. International Journal of Modern Physics and Applications. 2015. Vol. 1, No. 4. Pp. 159-168. DOI: 10.13140/RG.2.1.1857.5209.

20.Dynamic Response of Laminate Composite Shells with Complex Shape Under Low-Velocity Impact / N. Smetankina, A. Merkulova, D. Merkulov, O. Postnyi. Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering - 2020. ICTM 2020. Lecture Notes in Networks and Systems. 2021. Vol. 188. DOI: 10.1007/978-3-030-66717-7_22.

21.The Deformable and Strength Characteristics of Nanocomposites Improving / O. Sierikova, V. Koloskov, K. Degtyarev, O. Strelnikova. Materials Science Forum. 2021. Vol. 1038. Pp. 144-153.

22.The Effective Elastic Parameters Determining of Threedimensional Matrix Composites with Nanoinclusions. / E. Sierikova, E. Strelnikova, V. Koloskov, K. Degtyarev. Problems of Emergency Situations: Proc. of International Scientific-practical Conference. Kharkiv: NUCDU, 2021. Pp. 327-328.

23.Boundary Calculation Models for Elastic Properties Clarification of Three-dimensional Nanocomposites Based on the Combination of Finite and Boundary Element Methods / O. Sierikova, E. Strelnikova, V. Gnitko, K. Degtyarev. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). 2021. Рp. 351-356. DOI: 10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570086.

24.Sierikova O., Strelnikova E., Degtyarev K. Seismic Loads Influence Treatment on the Liquid Hydrocarbon Storage Tanks Made of Nanocomposite Materials. WSEAS Transactions on Applied and Theoretical Mechanics. 2022. Vol. 17. Рp. 62-70. DOI: 10.37394/232011.2022.17.9.

25.Improving the Mechanical Properties of Liquid Hydrocarbon Storage Tank Materials / O. Sierikova, V. Koloskov, K. Degtyarev, E. Strelnikova. Materials Science Forum. 2022. Vol. 1068. Pp. 223-229. DOI: 10.4028/p-888232.

Reducing Environmental Hazards of Prismatic Storage Tanks under Vibrations / O. Sierikova, E. Strelnikova, D. Kriutchenko, V. Gnitko. WSEAS Transactions on Circuits and Systems. 2022. Vol. 21. Pp. 249-257. DOI: 10.37394/23201.2022.21.27.