ВРАХУВАННЯ НЕРІВНОСТЕЙ ДОРОЖНЬОГО ПОКРИТТЯ ПРИ ТРАНСПОРТУВАННІ НЕБЕЗПЕЧНИХ РІДИН
В. В. Голота
ORCID: https://orcid.org/0009-0005-7461-4376
Національний університет цивільного захисту України
вул. Онопрієнка, 8, м. Черкаси, 18034, Україна
DOI: https://doi.org/10.52363/2522-1892.2026.1.5
Отримано: 1 травня 2026
Прийнято: 29 травня 2026
Опубліковано: 31 травня 2026
Ліцензія відкритого доступу: Creative Commons Attribution 4.0 International License
Анотація. У роботі розглядається вплив вертикальних коливань, що виникають під час руху автоцистерни по хвилястому або нерівному дорожньому покриттю, на динаміку рідини всередині резервуара. Показано, що взаємодія коліс транспортного засобу з профілем дороги викликає вертикальні прискорення, які змінюють ефективне поле сили тяжіння і виступають додатковим механізмом збудження коливань вільної поверхні рідини. Метою роботи є розробка математичної моделі процесу транспортування небезпечних рідин, що враховує нерівності дорожнього покриття для мінімізації негативного впливу рідин на навколишнє середовище. Новизна: набули подальшого розвитку підходи до визначення впливів стану дорожнього покриття на безпеку зберігання та транспортування небезпечних рідин в резервуарах. Для опису динаміки плескань використовується неоднорідне рівняння типу Матьє-Хілла. Аналіз стійкості руху рідини проводиться з використанням діаграми Айнса-Стретта, що дозволяє визначити області стійких і нестійких режимів залежно від параметрів вертикального збудження та власних частот коливань рідини. Практичне значення отриманих результатів полягає у використанні розробленої математичної моделі для оцінювання безпечних режимів руху автоцистерн, визначення небезпечних ділянок дороги та встановлення безпечних маршрутів транспортування та зменшення ризику аварійних ситуацій під час перевезення небезпечних рідин. Наведено результати розрахунків руху рідини в жорсткій циліндричній оболонці за різних значень амплітуд і частот зовнішнього впливу, а також проаналізовано фазові портрети руху вільної поверхні. Встановлено, що певні поєднання швидкості руху транспортного засобу та характеристик дорожніх нерівностей здатні викликати посилення плескання навіть при незначній нерівності покриття. Зроблено висновок про необхідність врахування впливу вертикальних та комбінованих коливань при оцінці безпеки експлуатації автоцистерн та перевезення небезпечних рідин.
Ключові слова: автоцистерна, плескання рідини, екологічна безпека, навколишнє середовище, довкілля, небезпечного впливу рідини, транспортування небезпечних рідин.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Sierikova O., Strelnikova E., Kriutchenko D., Gnitko V. Reducing environmental hazards of prismatic storage tanks under vibrations. WSEAS Transactions on Circuits and Systems. 2022. Vol. 21. P. 249–257. DOI: https://doi.org/10.37394/23201.2022.21.27.
2. Holota V. Ensuring conditions for environmentally safe petroleum products transportation in tanks. Scientific and Practical Journal “Environmental Sciences”. 2025. № 1(58). P. 240–245. DOI: https://doi.org/10.32846/2306-9716/2025.eco.1-58.39.
3. Tran V. N., Nguyen X. N., Vu V. T., Dang T. P. Rollover stability analysis of liquid tank truck taking into account the road profiles. Journal of Applied Engineering Science. 2022. Vol. 20. № 4. P. 1133–1142. DOI: https://doi.org/10.5937/jaes0-36578.
4. Vern S., Shrimali M. K., Bharti S. D., Datta T. K. Behavior of liquid storage tank under multidirectional excitation. Advanced Structural Technologies. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Vol. 81. P. 151–160. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-15-5235-9_16.
5. Vern S., Shrimali M. K., Bharti S. D., Datta T. K. Seismic behavior of baffled liquid storage tank under far-field and near-field earthquake. Recent Advances in Computational Mechanics and Simulations. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021. Vol. 103. P. 407–418. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-15-8138-0_34.
6. Sierikova O. The Fundamentals of Boundary Element Methods. Nova Science Publishers, Inc., New York, 2024. 150 p. DOI: https://doi.org/10.52305/KFFP5657.
7. Degtyariov K., Kriutchenko D., Osypov I., Sierikova O., Strelnikova E. Dampers influence on sloshing mitigation in fuel tanks of launch vehicles and reservoirs. Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering – 2023. Lecture Notes in Networks and Systems. 2024. P. 420–430. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-61415-6_36.
8. Chen Y., Deng Z., Wang Y. Free liquid surface sloshing in a tank of a moving vehicle and its suppression. Interfacial Phenomena and Heat Transfer. 2020. Vol. 8. № 2. P. 147–163. DOI: https://doi.org/10.1615/InterfacPhenomHeatTransfer.2020034199.
9. Strelnikova E., Kriutchenko D., Gnitko V., Degtyarev K. Boundary element method in nonlinear sloshing analysis for shells of revolution under longitudinal excitations. Engineering Analysis with Boundary Elements. 2020. Vol. 111. P. 78–87. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2019.10.008.
10. Choudhary N., Gnitko V., Kolodiazhnyi A., Kriutchenko D., Strelnikova E. Sloshing dynamics and stability of fuel tanks under short-duration high-intensity loads. Lecture Notes in Mechanical Engineering. CAMPE 2025. 2026. P. 200–210. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-032-16381-3_19.
11. Choudhary N., Kumar N., Strelnikova E., Gnitko V., Kriutchenko D., Degtyariov K. Liquid vibrations in cylindrical tanks with flexible membranes. Journal of King Saud University – Science. 2021. Vol. 33. № 8. Article 101589. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jksus.2021.101589.
12. Choudhary N., Bora S. N., Strelnikova E. Study on liquid sloshing in an annular rigid circular cylindrical tank with damping device placed in liquid domain. Journal of Vibration Engineering & Technologies. 2021. Vol. 9. P. 1577–1589. DOI: https://doi.org/10.1007/s42417-021-00314-w.
13. Ibrahim R. A., Pilipchuk V. N., Ikeda T. Recent advances in liquid sloshing dynamics. Applied Mechanics Reviews. 2001. Vol. 54. № 2. P. 133–199. DOI: https://doi.org/10.1115/1.3097293.
14. Raynovskyy A., Timokha A. N. Sloshing in Upright Circular Containers: Theory, Analytical Solutions, and Applications. CRC Press/Taylor & Francis Group, 2020. DOI: https://doi.org/10.1201/9780429356711.
15. Savchenko I., Kozechko V., Shapoval A. Method for accelerating diffusion processes when borating structural steels. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2022. P. 793–800. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-85230-6_94.
16. Lee C. B., Lee J. H. Nonlinear dynamic response of a concrete rectangular liquid storage tank on rigid soil subjected to three-directional ground motion. Applied Sciences. 2021. Vol. 11. № 10. Article 4688. DOI: https://doi.org/10.3390/app11104688.
17. Sierikova O., Koloskov V., Degtyarev K., Strelnikova E. Improving the mechanical properties of liquid hydrocarbon storage tank materials. Materials Science Forum. 2022. Vol. 1068. P. 223–229. DOI: https://doi.org/10.4028/p-888232.
18. Sierikova O., Strelnikova E., Gnitko V., Tonkonozhenko A., Pisnia L. Nanocomposites implementation for oil storage systems electrostatic protection. Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering – 2021. Lecture Notes in Networks and Systems. 2022. Vol. 367. P. 573–585. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-94259-5_49.
19. Sierikova O., Strelnikova E., Kriutchenko D. Membrane installation in storage tanks for seismic loads impact protection. Acta Periodica Technologica. 2023. Vol. 54. P. 209–222. DOI: https://doi.org/10.2298/APT2354209S.
20. Fatahi M., Meftah M., Mehran H., Tehrani S. Investigation of nonlinear behaviour of semiburied cylindrical concrete reservoir without dynamic load effect. Shock and Vibration. 2021. Vol. 2021. Article 6682297. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/6682297/
21. Pallas Enguita S., Chen C.-H., Kovacic S. A review of emerging sensor technologies for tank inspection: a focus on LiDAR and hyperspectral imaging and their automation and deployment. Electronics. 2024. Vol. 13. № 23. Article 4850. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics13234850.
22. Stoicescu A.-A., Ripeanu R. G., Tănase M., Ilincă C. N., Toader L. Multifactorial analysis of defects in oil storage tanks: implications for structural performance and safety. Processes. 2025. Vol. 13. № 8. Article 2575. DOI: https://doi.org/10.3390/pr13082575.
23. Dvorak Z., Leitner B., Ballay M., Mocova L., Fuchs P. Environmental impact modeling for transportation of hazardous liquids. Sustainability. 2021. Vol. 13. № 20. Article 11367. DOI: https://doi.org/10.3390/su132011367.
24. Iatsyshyn A. V., Markina L. M., Tiutiunyk O. O., Tiutiunyk V. V., Shukurlu E. Development of mathematical decision-making support tools for effective response to emergencies during the transportation of dangerous substances by road transport. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023. Vol. 1254. Article 012110. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012110.
25. Kolukula S. S., Chellapandi P. Dynamic stability of plane free surface of liquid in axisymmetric tanks. Advances in Acoustics and Vibration. 2013. Vol. 2013. Article ID 298458. DOI: https://doi.org/10.1155/2013/298458.
26. Butikov E. Analytical expressions for stability regions in the Ince–Strutt diagram of Mathieu equation. American Journal of Physics. 2018. Vol. 86. P. 257–267. DOI: https://doi.org/10.1119/1.5021895.