Научная статья на тему 'ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВОЛНООТРАЖАЮЩИЙ КОЗЫРЕК ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЫСОТЫ ЗАЩИТНОЙ СТЕНКИ РЕЗЕРВУАРА ТИПА «СТАКАН В СТАКАНЕ»'

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВОЛНООТРАЖАЮЩИЙ КОЗЫРЕК ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЫСОТЫ ЗАЩИТНОЙ СТЕНКИ РЕЗЕРВУАРА ТИПА «СТАКАН В СТАКАНЕ» Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
72
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕФТЬ / НЕФТЕПРОДУКТЫ / ХРАНЕНИЕ / АВАРИЯ / РАЗРУШЕНИЕ / ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Буй Куанг Тиен, Воробьев Владимир Викторович, Швырков Сергей Александрович

Тема. В статье показана возможность снижения защитнойстенки резервуара типа ≪стакан в стакане≫ за счёт обустройства на ней горизонтального волноотражающего козырька, обращённого в сторону стенки основного резервуара. Приведена эмпирическая формула, полученная на основе обработки экспериментальных данных, для определения оптимальной высоты защитной стенки в зависимости от геометрических размеров основного резервуара, межстенного расстояния и длины вылета волноотражающего козырька. Методы. В процессе исследований использованы методы теории подобия и гидравлического лабораторного моделирования, физического эксперимента, наблюдения, сравнения, нахождения эмпирической зависимости на основематематической обработки экспериментальных данных, описания, обобщения. Результаты. Установлено, что обустройство на защитной стенке резервуара типа ≪стакан в стакане≫ горизонтального волноотражающего козырька является эффективным способом, направленным на снижение высоты защитной стенки до или ниже максимального уровня горючей жидкости в основном резервуаре. Получена эмпирическая зависимостьдля нахождения оптимального соотношения между длиной вылета волноотражающего козырька и межстенным расстоянием для основных резервуаров, номинальным объёмом от 700до 30 000 м3. Область применения результатов. Предложенные способ снижения высоты защитной стенки и эмпирическая зависимость могут являться основной для разработки соответствующих положений нормативного документа по обеспечениюпожарной безопасности резервуаров типа ≪стакан в стакане≫,а также использоваться проектными организациями для нахождения оптимальных решений по конструкции и размещениюрассматриваемых типов резервуаров. Выводы. Предложенное конструктивное решение позволит проектировать и эксплуатировать резервуары типа≪стакан в стакане≫, обеспечивая нормативный уровень пожарной безопасности при условии соблюдения, в том числе,требований по устойчивости защитной стенки и волноотражающего козырька к гидродинамическому воздействию потокажидкости и динамическому воздействию разрушающихся при аварии основного резервуара конструкций. В качестве перспективного направления исследования может рассматривать обустройство на защитной стенке волноотражающегокозырька наклонной формы по отношению к стенке основного резервуара.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Буй Куанг Тиен, Воробьев Владимир Викторович, Швырков Сергей Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

HORIZONTAL WAVE-REFLECTING VISOR FOR LOWERING THE HEIGHT OF THE PROTECTIVE WALL OF “GLASS-IN-GLASS” TANK TYPE

Purpose. The article states the possibility of loweringthe protective wall of the “glass-in-glass” tank type thanksto fitting out a horizontal wave-reflecting visor facing the main tank wall. The empirical formula obtained on the basis of theprocessed experimental data for determining the optimal height of the protective wall depending on the geometrical dimensionsof the main tank, interwall distance and length of the wavereflecting visor departure is presented.Methods. In the process of the research work methodsof similarity theory and hydraulic laboratory modeling, physical experiment, observation, comparison, finding empirical dependencebased on mathematical processing of experimental data, descriptionand generalization have been used.Findings. It has been found that fitting out a horizontalwave-reflecting visor on the protective wall of a “glass-in-glass” tank type is an effective method aimed at lowering the protectivewall height to or below the maximum level of combustible liquid in the main tank. The empirical dependence has been obtainedfor finding the optimal ratio between the wavelength of the wavereflecting visor and the interwall distance for main tanks withthe nominal volume from 700 to 30 000 m3.Research application field. The proposed method of lowering the height of the protective wall and empirical dependence canserve as a background for developing the relevant conditionsof the regulatory document on ensuring fire safety of “glass-inglass” tanks type, and it can also be used by engineering companiesto find optimal solutions for designing and locating the considered types of tanks.Conclusions. The proposed design solution will allowdesigning and operating “glass-in-glass” tanks type, providing the standard level of fire safety under observance of compliancewith the requirements for stability of protective wall and wavereflecting visor to the hydrodynamic effect of liquid flow anddynamic impact of collapsing structures of the main tank in case of on accident. As an upcoming trend of the research, the fittingof the wave-reflecting visor of an inclined shape on the protective wall in relation to the wall of the main tank can be considered.

Текст научной работы на тему «ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВОЛНООТРАЖАЮЩИЙ КОЗЫРЕК ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЫСОТЫ ЗАЩИТНОЙ СТЕНКИ РЕЗЕРВУАРА ТИПА «СТАКАН В СТАКАНЕ»»

ЗАЩИТА ОБЪЕКТОВ, ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТРАНСПОРТА

PROTECTION OF FACILITIES, INDUSTRY AND TRANSPORT

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE

УДК 614.841.44:699.812

DOI 10.25257/FE.2022.1.48-56

© Куанг Тиен БУЙ1, С. А. ШВЫРКОВ1, В. В. ВОРОБЬЕВ1

1 Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия

Горизонтальный волноотражающий козырек для снижения высоты защитной стенки резервуара типа «стакан в стакане»

АННОТАЦИЯ

Тема. В статье показана возможность снижения защитной стенки резервуара типа «стакан в стакане» за счёт обустройства на ней горизонтального волноотражающего козырька, об-ращённого в сторону стенки основного резервуара. Приведена эмпирическая формула, полученная на основе обработки экспериментальных данных, для определения оптимальной высоты защитной стенки в зависимости от геометрических размеров основного резервуара, межстенного расстояния и длины вылета волноотражающего козырька.

Методы. В процессе исследований использованы методы теории подобия и гидравлического лабораторного моделирования, физического эксперимента, наблюдения, сравнения, нахождения эмпирической зависимости на основе математической обработки экспериментальных данных, описания, обобщения.

Результаты. Установлено, что обустройство на защитной стенке резервуара типа «стакан в стакане» горизонтального волноотражающего козырька является эффективным способом, направленным на снижение высоты защитной стенки до или ниже максимального уровня горючей жидкости в основном резервуаре. Получена эмпирическая зависимость для нахождения оптимального соотношения между длиной вылета волноотражающего козырька и межстенным расстоянием для основных резервуаров, номинальным объёмом от 700 до 30 000 м3.

Область применения результатов. Предложенные способ снижения высоты защитной стенки и эмпирическая зависимость могут являться основной для разработки соответствующих положений нормативного документа по обеспечению пожарной безопасности резервуаров типа «стакан в стакане», а также использоваться проектными организациями для нахождения оптимальных решений по конструкции и размещению рассматриваемых типов резервуаров.

Выводы. Предложенное конструктивное решение позволит проектировать и эксплуатировать резервуары типа «стакан в стакане», обеспечивая нормативный уровень пожарной безопасности при условии соблюдения, в том числе, требований по устойчивости защитной стенки и волноотража-ющего козырька к гидродинамическому воздействию потока жидкости и динамическому воздействию разрушающихся при аварии основного резервуара конструкций. В качестве перспективного направления исследования может рассматривать обустройство на защитной стенке волноотражающего козырька наклонной формы по отношению к стенке основного резервуара.

Ключевые слова: нефть, нефтепродукты, хранение, авария, разрушение, лабораторное моделирование

© BUI Quang Tien1, S.A. SHVYRKOV1, V.V. VOROBYOV1

1 State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

Horizontal wave-reflecting visor for lowering the height of the protective wall of "glass-in-glass" tank type

ABSTRACT

Purpose. The article states the possibility of lowering the protective wall of the "glass-in-glass" tank type thanks to fitting out a horizontal wave-reflecting visor facing the main tank wall. The empirical formula obtained on the basis of the processed experimental data for determining the optimal height of the protective wall depending on the geometrical dimensions of the main tank, interwall distance and length of the wave-reflecting visor departure is presented.

Methods. In the process of the research work methods of similarity theory and hydraulic laboratory modeling, physical experiment, observation, comparison, finding empirical dependence based on mathematical processing of experimental data, description and generalization have been used.

Findings. It has been found that fitting out a horizontal wave-reflecting visor on the protective wall of a "glass-in-glass" tank type is an effective method aimed at lowering the protective

wall height to or below the maximum level of combustible liquid in the main tank. The empirical dependence has been obtained for finding the optimal ratio between the wavelength of the wave-reflecting visor and the interwall distance for main tanks with the nominal volume from 700 to 30 000 m3.

Research application field. The proposed method of lowering the height of the protective wall and empirical dependence can serve as a background for developing the relevant conditions of the regulatory document on ensuring fire safety of "glass-in-glass" tanks type, and it can also be used by engineering companies to find optimal solutions for designing and locating the considered types of tanks.

Conclusions. The proposed design solution will allow designing and operating "glass-in-glass" tanks type, providing the standard level of fire safety under observance of compliance with the requirements for stability of protective wall and wave-reflecting visor to the hydrodynamic effect of liquid flow and dynamic impact of collapsing structures of the main tank in case of on accident. As an upcoming trend of the research, the fitting of the wave-reflecting visor of an inclined shape on the protective wall in relation to the wall of the main tank can be considered.

Key words: oil, oil products, storage, accident, destruction, laboratory modeling

ВВЕДЕНИЕ

Конструктивное решение резервуара, включающее в себя внутренний (основной) резервуар со стационарной или плавающей крышей для хранения нефти или нефтепродукта и наружный защитный резервуар (защитную стенку), получило название резервуар с защитной стенкой или резервуар типа «стакан в стакане» (далее РВСЗС). Перспективность строительства таких сооружений обусловлена возможностью их использования при повышенных требованиях к безопасности, в частности, при проектировании РВСЗС вблизи жилых зон или по берегам водоёмов, а также на производственных объектах при недостаточности места для устройства обвалования или каре вокруг резервуаров. Данные требования обуславливаются ГОСТ 31385-2016 «Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия»; СТО-СА-03-002-2009 «Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов»; Руководством по мерам безопасности и общепринятой отраслевой практике для нефтяных резервуаров.

Диаметр и высота стенки защитного резервуара должны рассчитываться таким образом, чтобы в случае разрушения основного резервуара и перетекания части продукта в защитный резервуар уровень жидкости был на 1 м ниже верха стенки защитного резервуара, при этом ширина межстенного пространства должна быть не менее 1,8 м (ГОСТ 31385-2016). В СТ0-СА-03-002-2009 дополнительно отмечается, что высота стенки защитного резервуара должна составлять не менее 80 % от высоты стенки основного резервуара.

Ранее выполненные экспериментальные исследования по удержанию волны прорыва защитной стенкой резервуара типа «стакан в стакане» [1-3] показали, что для полной её локализации в границах защитного резервуара высота защитной стенки должна не менее чем на 10 % превышать первоначальный уровень жидкости в основном резервуа-

ре. Очевидно, что строительство таких защитных стенок, с учётом заполнения внутреннего резервуара нефтью или нефтепродуктом на 95 %, экономически нецелесообразно. При этом могут создаваться условия для образования зон взрывоопасных концентраций (ВОК) даже при нормальной работе резервуара, как в его межстенном пространстве (при отсутствии погодозащитного козырька, ГОСТ 31385-2016), так и за защитной стенкой. Понижение уровня хранимого продукта в основном резервуаре, как способа для снижения высоты защитной стенки, также является нецелесообразным исходя, прежде всего, из экономических соображений. При этом увеличение свободного пространства в основном резервуаре приведёт к более частому образованию в нём ВОК, то есть повысится уровень пожарной опасности резервуара, что, безусловно, является неприемлемым.

Таким образом, актуальным является продолжение исследований, направленных на поиск эффективного способа снижения высоты защитной стенки резервуара типа «стакан в стакане» при максимальном уровне заполнения внутреннего резервуара горючей жидкостью. В частности, предлагается рассмотреть возможность обустройства на защитной стенке горизонтального волно-отражающего козырька, обращённого к стенке основного резервуара.

Эффективность такой конструкции преграды будет зависеть как от геометрических характеристик рассматриваемого внутреннего резервуара, так и от межстенного расстояния и длины вылета волноотражающего козырька. На нахождение зависимости между указанными параметрами и были направлены экспериментальные исследования, результаты которых приводятся ниже.

ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

В работах [1-3] даётся подробное описание разработанного специалистами кафедры пожарной безопасности технологических

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 1

процессов Академии ГПС МЧС России лабораторного стенда для определения характеристик потока жидкости, образующегося при полном разрушении резервуара вертикального цилиндрического стального (РВС), а также исследования его воздействия на ограждения различного конструктивного исполнения, в том числе на защитную стенку РВСЗС. Также в этих работах показано соблюдение условий гидродинамического подобия изучаемого процесса и представлен сравнительный анализ с результатами выполненного натурного эксперимента по разрушению резервуара типа РВС-700 м3 с водой. В целом, сделан вывод о возможности проведения лабораторных экспериментов и распространения полученных результатов на типовые резервуары номинальным объёмом от 700 до 30 000 м3.

Для решения поставленной в настоящем исследовании задачи указанный лабораторный стенд был модернизирован посредством обустройства в соответствующем масштабе моделирования (табл. 1, 2) защитных стен, оборудованных вол-ноотражающим козырьком с различной длиной вылета, обращённым в сторону внутреннего резервуара под углом 90° к защитной стенке (далее горизонтальный волноотражающий козырек или ГВК). На рисунке 1 представлена принципиальная схема к определению на лабораторном стенде минимальной высоты защитной стенки с горизонтальным волноотражающимкозырьком РВСЗС. Длина вылета козырька (ЬГВК) менялась в соответствующем масштабе моделирования для каждого резервуара от 0,5 до 1,5 м с шагом в 0,25 м.

Таблица 1 (Table 1)

Масштабные коэффициенты для модельных резервуаров Scale factors for model tanks

Номинальный объём натурного РВС V , м3 ном' Внутренний диаметр РВС D , м вн' Высота стенки РВС H , м ст' Масштабный коэффициент X Уровень жидкости в модельном резервуаре h = h , м 0 ст'

700 10,43 9 30 0,30

2 000 15,18 12 43 0,28

5 000 20,92 15 60 0,25

10 000 28,50 18 81 0,22

20 000 39,90 18 114 0,16

30 000 45,60 18 130 0,14

Примечание: исходя из конструктивных особенностей лабораторного стенда внутренний диаметр основного модельного резервуара оставался неизменным и составлял dвн = 0,35 м

Note: based on the design features of the laboratory bench, the inner diameter of the main model tank remained unchanged and amounted to dm = 0,35 m

Таблица 2 (Table 2)

Значения расстояний для обустройства защитных стенок с ГВК по периметру модельных резервуаров Distance values for fitting protective walls with GWC along the perimeter of model tanks

Масштабный коэффициент X Расстояние l от стенки модельного резервуара до защитной стенки с ГВК для соответствующего натурного расстояния L, м

1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3

30 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100

43 0,035 0,042 0,049 0,056 0,063 0,070

60 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050

81 0,019 0,022 0,026 0,030 0,033 0,037

114 0,013 0,016 0,018 0,021 0,024 0,026

130 0,012 0,014 0,016 0,018 0,021 0,023

Рисунок 1. Принципиальная схема к определению минимальной высоты защитной стенки с ГВК РВСЗС:

1 - основной резервуар с максимальным уровнем жидкости h0 = hCT (здесь hCT - высота стенки основного резервуара); 2 - горизонтальный волноотражающий козырек с длиной вылета ЬГВК; 3 - защитная стенка РВСЗС высотой h3C, установленная на расстоянии l от стенки основного резервуара Figure 1. Layout diagram for determining the minimum height of the protective wall with GWC of VTPW: 1 - main tank with maximum liquid level h0 = hCT (here Ьст is the height of the main tank wall); 2 - horizontal wave-reflecting visor with departure length ЬГВК; 3 - protective wall of VTPW h^, installed at the distance l from the wall of the main tank

Рисунок 2. Общий вид лабораторного стенда для нахождения минимальной высоты защитной стенки РВСЗС в зависимости от её удалённости от стенки основного резервуара и длины вылета ГВК (h0 = 0,25 м; l = 0,05 м; ЬГВК = 0,025 м) Figure 2. General view of the laboratory stand for finding the minimum height of the protective wall of VTPW depending on its distance from the wall of the main tank and length of the departure of GWC (h0 = 0.25 m; l = 0.05 m; ЬГВК = 0.025 m)

На рисунке 2 показан общий вид лабораторного стенда с установленной по периметру основного резервуара защитной стенкой с ГВК (модель в масштабе 1:60 к натурному РВС-5 000 м3).

Методика проведения экспериментов заключалась в следующем. На основании лабораторного стенда по периметру модельного резервуара (табл. 1) на соответствующем расстоянии (табл. 2) обустраивалась защитная стенка, конструктивно выполненная в виде стальной обечайки. Защитная стенка жёстко крепилась к основанию стенда посредством болтового соединения, а её герметичность обеспечивалась за счёт применения силиконового герметика и пластилина. Высота защитной стенки соответствовала уровню, образуемому при гидростатическом истечении жидкости из основного резервуара. Такая конструкция внутренней стенки позволяла закреплять на ней посредством использования замкового устройства дополнительную стальную обечайку, оборудованную ГВК соответствующей длины вылета (рис. 2).

Далее в ресивере компрессором создавалось давление в 4 кгс/см2. С помощью кнопок управления основной модельный резервуар под этим давлением поршнем плавно опускался на уплотни-тельное резиновое кольцо, встроенное в основание лабораторного стенда, тем самым обеспечивая герметичность конструкции. Внутрь резервуара устанавливалась вставка из монолитного поликарбоната высотой, соответствующей максимальному уровню жидкости в каждом модельном резер-

вуаре (табл. 1). Основной резервуар заполнялся водой до требуемого уровня, при этом вставка плотно прижималась к стенкам резервуара, повторяя его оболочку. В ресивере компрессором создавалось рабочее давление в 6 кгс/см2. С помощью кнопок управления модельный резервуар под этим давлением поршнем резко поднимался вверх и под действием гидростатического давления столба воды вставка раскрывалась на 180°, имитируя разрушение стенок резервуара с образованием волны прорыва и её воздействием на защитную стенку с ГВК.

В случаях визуального наблюдения перелива жидкости высоту защитной стенки с ГВК увеличивали с шагом от 0,001 м, перемещая её вверх по внутренней стальной обечайке и закрепляя замковым устройством (рис. 3). Опыты повторяли до тех пор, пока жидкость полностью не удерживалась в границах исследуемой конструкции ограждения.

Вывод о нахождении минимальной высоты защитной стенки с ГВК делался на основании равенства объёмов жидкости в модельном резервуаре до имитации аварии и в границах ограждения после разрушения резервуара. Для возможности проведения соответствующих вычислений перед проведением каждого опыта инструментальной линейкой производился замер уровня жидкости в резервуаре, а после имитации его разрушения - уровня жидкости в границах защитной стенки с ГВК.

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 1

4

5

6

Рисунок 3. Характерные кадры взаимодействия потока жидкости при разрушении резервуара в масштабе 1:60 к натурному РВС-5000 м3 с защитной стенкой с ГВК (h0 = 0,25 м; l = 0,05 м; ЬГВК = 0,025 м) Figure 3. Characteristic frames of liquid flow interaction at the destruction of the tank in 1:60 scale to the natural RVS-5,000 m3 with the protective wall with GWC (h0 = 0.25 m; l = 0.05 m; ЬГВК = 0.025 m)

1

2

3

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

В

результате анализа экспериментальных данных для каждого типа рассматриваемых резервуаров получены зависимости безразмерного параметра ^ЗС/^), определяющего минимальную высоту защитной стенки для полного ограничения потока жидкости при разрушении основного резервуара, от безразмерного параметра (I/1ш1п), определяющего расстояние, на котором может быть установлена защитная стенка, и длины вылета волноотражающего козырька (ЬГВК). Характерный вид зависимостей на примере РВСЗС-5 000 м3 показан на рисунке 4, где для сравнения приведены также расчётная зависимость для определения высоты защитной стенки без ГВК, рассчитанной на гидростатическое удержание пролитого продукта (синяя пунктирная линия), нормативная высота защитной стенки (красная сплошная линия, 0,8^), уровень жидкости в основном резервуаре до аварии (синяя сплошная линия, Л0 = Лст), а также высота защитной стенки без ГВК, необходимая для полного удержания продукта

1,2 п

1,1-

1,0-

\ 0,9-

0,8-

0,7-

0,6-

0,8

1

t>3

5

1 1 1

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

l/l

' m

2,2

Рисунок 4. Зависимости для определения высоты защитной стенки РВСЗС-5000 м3 от расстояния до стенки основного резервуара и длины вылета ГВК:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 - ьгвк = 0,5 м; 2 - Ьгвк = 0,75 м; 3 - ьгвк = 1 м; 4 - ьгвк = 1,25 м; 5 - Ьгвк = 1,5 м Figure 4. Dependencies for determining the height of the protective wall VTPW-5 000 m3 from the distance to the main tank wall and the departure length of GWC:

1 - ьгвк = a5 m; 2 - ьгвк = a75 m; 3 - ьгвк = 1 m; 4 - ьгвк = 1.25 m; 5 - ьгвк = 1.5 m

при гидродинамическом воздействии потока жидкости (красная пунктирная линия).

На рисунке 4 отчетливо прослеживается эффективное влияние волноотражающего козырька на снижение высоты защитной стенки резервуара. Так, при обустройстве ГВК с длиной вылета от 1 до 1,5 м высота защитной стенки не будет превышать первоначальный уровень жидкости в основном резервуаре на всем исследуемом диапазоне межстенных расстояний (от 1,5 до 3 м). Аналогичный вывод можно сделать и при обустройстве ГВК с длиной вылета от 0,5 до 1,5 м, но для межстенных расстояний от 2,1 до 3 м (правая сторона от затемнённой области на рис. 4). Таким образом, уже на стадии проектирования РВСЗС, например, при заданном межстенном расстоянии, можно определить необходимую длину вылета волноотражающего козырька для обустройства его на защитной стенке, высота которой не будет превышать максимальный уровень жидкости в основном резервуаре, тем самым предложить оптимальную конструкцию резервуара.

Вследствие того, что для исследуемых типов резервуаров графическое отображение полученных массивов экспериментальных данных имеет схожий характер, выдвинуто предположение о наличии зависимости вида [4, 5]:

h3C = г

4,

Л

вой гипотезы; в столбцах дисперсионного анализа ANOVA (Analysis of Variance): источник вариации зависимой переменной, сумма квадратов отклонений, число степеней свободы, среднеквадратичное отклонение, F-отношение и вероятность нулевой гипотезы. Далее приведены коэффициенты детерминации, стандартная ошибка оценки, средняя абсолютная ошибка, вероятность автокорреляции (Durbin-Watson statistic), ожидаемый уровень результата авторегрессии первого типа.

В результате обработки экспериментальных данных получена эмпирическая зависимость для соответствующего диапазона изменения параметров, величина достоверности аппроксимации (R2), критическое значение F-критерия Фишера (F ), значение F-критерия Фишера в модели (FJ, а также доверительный интервал (А) при уровне значимости а = 5 %:

10,43 < d < 45,6; 9 м < h0 < 18 м;

' — вн — ' ' — 0 — '

1,5 м < l < 3 м; 0,5 м < ЬГВК < 1,5 м;

- = 1,16601-0,0109896—-

А) А)

(1)

- 0,0785333—- 0,0304333—; / h

m in i n

R2 = 95,87 % (табл. 3); F = 2,66 [13];

(2)

Поиск искомой зависимости производился методом многофакторного регрессионного анализа [6-8] с использованием программы STATGRAPHICS [9-12], позволяющей: вычислять вариации; выборочные коэффициенты множественной детерминации и коэффициенты множественной корреляции; найти интервальные оценки для коэффициентов регрессии; проверить коэффициенты регрессии на значимость; построить таблицу дисперсионного анализа и проверить коэффициенты детерминации на значимость; найти доверительные интервалы для значений функции регрессии; доверительные интервалы для значений отклика при заданном уровне значимости; установить связь между объясняемой переменной и объясняющими переменными.

Результаты обработки экспериментальных данных приведены в таблице 3, где в соответствующих столбцах многофакторного регрессионного анализа (Dependent variable: y) приводятся: параметр, коэффициент регрессии, стандартная ошибка коэффициента, t-критерий и вероятность нуле-

= 1360,97 (табл. 3); А = 0,014 [14].

Высокая достоверность аппроксимации (более 95 %), а также значительное превышение значения ^-критерия Фишера в модели над его критическим значением (1 360,97 >> 2,66), позволяют сделать вывод об удовлетворительной сходимости выборок, то есть полученная эмпирическая зависимость адекватно описывает изучаемый процесс и может использоваться на практике в соответствующем диапазоне изменения исходных параметров.

Таким образом, в результате выполненных исследований установлено, что обустройство на защитной стенке резервуара типа «стакан в стакане» горизонтального волноотражающего козырька является эффективным способом, направленным на снижение высоты защитной стенки до или ниже максимального уровня горючей жидкости в основном резервуаре. Для нахождения оптимального соотношения между длиной вылета волноотражающего козырька и межстенным

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 1

Таблица 3 (Table 3)

Результаты обработки экспериментальных данных по определению минимальной высоты защитной стенки с ГВК РВСЗС (для зависимости (1))

Processing results of the experimental data on determining the minimum height of the protective wall with GWC of VTPW

Параметр Значение Стандартная ошибка t-критерий Вероятность нулевой гипотезы

Константа 1,16601 0,00344098 338,861 0,0000

d„ /К -0,0109896 0,00110274 -9,96571 0,0000

-0,0785333 0,00159519 -49,2312 0,0000

ьгвк /ьтп -0,0304333 0,000770552 -39,4955 0,0000

Дисперсионный анализ

Источник вариации зависимой переменной Сумма квадратов отклонений Число степеней свободы Среднеквадратичное отклонение F-отношение Вероятность нулевой гипотезы

Модель 0,218181 3 0,0727271 1360,97 0,0000

Остаток 0,009405 176 0,0000534375 - -

Сумма 0,227586 179 - - -

Примечание:

Коэффициент детерминации = 95,8675 %.

Коэффициент детерминации (с поправкой на число степеней свободы) = 95,7971 %. Стандартная ошибка оценки = 0,0073101. Средняя абсолютная ошибка = 0,00598116. Критерий Дарбина - Уотсона (вероятность автокорреляции) = 0,342607 (Р = 0,0000). Ожидаемый уровень результата авторегрессии 1-го типа = 0,82804. Описание результатов дисперсионного анализа.

Выходные данные получены в результате применения множественной линейной регрессионной модели, используемой для установления взаимосвязи между ЛЗС /Л0 и тремя независимыми переменными. Уравнение модели имеет вид:

- = 1,16601-0,0109896—-0,0785333——0,0304333-^-.

"о "о А* ЬшЪ

Поскольку вероятность нулевой гипотезы в таблице дисперсионного анализа меньше 0,01, существует статистически значимая связь между переменными на уровне достоверности 99,0 %. Коэффициент детерминации является индикатором степени подгонки модели к экспериментальным данным и равен 95,7971 %. Коэффициент детерминации (с поправкой на число степеней свободы) применяется для сравнения моделей с разным количеством независимых переменных и равен 95,7971 %. Стандартная ошибка оценки характеризует стандартное отклонение остатков регрессии и составляет 0,0073101. Средняя абсолютная ошибка, равная 0,00598116, определяется как среднее значение остатков регрессии. Критерий Дарбина - Уотсона, равный 0,342607, используется для тестирования автокорреляции первого порядка остатков регрессионной модели. Независимые переменные являются статистически значимыми, поскольку вероятности нулевой гипотезы этих переменных меньше 0,001.

расстоянием рекомендуется использовать полученную эмпирическую зависимость. В целом такое конструктивное решение позволит проектировать и эксплуатировать резервуары типа РВСЗС, обеспечивая требуемый уровень пожарной безопасности при условии соблюдения остальных требований, в частности, по устойчивости защитной стенки и волноотражающего козырька к гидродинамиче-

скому воздействию потока жидкости и возможному динамическому воздействию разрушающихся при аварии основного резервуара конструкций. В качестве перспективного направления исследований может рассматриваться обустройство на защитной стенке волноотражающего козырька наклонной формы по отношению к стенке основного резервуара.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Швырков С. А, Горячев С. А, Воробьёв В. В., Швырков А. С. Лабораторное моделирование волны прорыва при разрушении резервуара типа «стакан в стакане» [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. 2017. Вып. 2 (72). С. 75-82. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=29871124 (дата обращения 01.03.2022).

2. Швырков А. С. Результаты экспериментального определения геометрических параметров ограждений резервуаров типа «стакан в стакане» [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. 2019. Вып. 3 (85). С. 13-23. Режим

доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41160483 (дата обращения 02.03.2022). 001:10.25257/ТТ8.2019.3.85.13-23.

3. Швырков С. А, Пузач С. В., Горячев С. А, Швырков А. С. Исследование параметров волны прорыва при разрушении резервуаров объёмом до 30 000 м3 в лабораторных условиях // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2019. № 1. С. 12-18. 001:10.25257/РБ.2019.1.12-18

4. Юдин Ю. В., Майсурадзе М. В., Водолазский Ф. В. Организация и математическое планирование эксперимента. Учеб. пособие. Екатеринбург: Уральский феделаьный университет, 2018. 124 с.

5. Макаричев Ю. А., Иванников Ю. Н. Методы планирования эксперимента и обработки данных. Учеб. пособие. Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2016. 131 с.

6. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебник. 12-е изд. М.: Юрайт, 2015. 479 с.

7. Кремер Н. Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Юнити-Дана, 2004. 573 с.

8. Ниворожкина Л. И., Морозова З. А. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Эксмо, 2008. 432 с.

9. Тюрин Ю. Н, Макаров А. А. Анализ данных на компьютере. Учеб. пособие / Под ред. В. Э. Фигурнова. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Инфра-М, 2002. 528 с.

10. Катранов А. Г., Самсонова А. В. Компьютерная обработка данных экспериментальных исследований. Учеб. пособие. СПб: СПб ГУФК им. П. Ф. Лесгафта, 2005. 131 с.

11. Симчера В. М. Методы многомерного анализа статистических данных. Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2008. 400 с.

12. Пен Р. З. Планирование эксперимента в Statgraphics Centurion. Красноярск: Сибирский гос. технологический ун-т, 2014. 291 с.

13. Трофимова Е. А, Кисляк Н. В., Гилев Д. В. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие / Под ред. Е. А. Трофимовой. Екатеринбург: Урал. ун-т, 2018. -160 с.

14. Семенов В. А. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие. Стандарт третьего поколения. СПб: Питер, 2013. 192 с.

REFERENCES

1. Shvyrkov S.A., Goryachev S.A., Vorobyov V.V., Shvyrkov A.S. Laboratory simulation of wave breakthrough at destruction of the tank type «Glass in the Glass». Tekhnologii tekhnosfernoy bezopasnosti (Technology of Technosphere Safety). 2017, iss. 2(72), pp. 75-82. Available at: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=29871124 (accessed March 1, 2022) (in Russ.).

2. Shvyrkov A.S. The results of the experimental determination of the geometric parameters of the enclosures of reservoirs of the type «Glass in Glass». Tekhnologii tekhnosfernoy bezopasnosti (Technology of Technosphere Safety). 2019, iss. 3 (85), pp. 13-23. Available at: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=41160483 (accessed March 2, 2022) (in Russ.). D0l:10.25257/ TTS.2019.3.85.13-23

3. Shvyrkov S.A., Puzach S.V., Goryachev S.A., Shvyrkov A.S. Research of breakout wave parameters at destruction of tanks with a capacity up to 30 000 m3 in experimental conditions. Pozhary i chrezvychainye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiya (Fire and Emergencies: Prevention, Liquidation). 2019, no. 1, pp. 12-18 (in Russ.). D0I:10.25257/FE.2019.1.12-18

4. Yudin Yu.V., Majsuradze M.V., Vodolazskij Ph.V. Organizatciia i matematicheskoe planirovanie experimenta [Organization and mathematical planning of the experiment]. Ekaterinburg, Ural. un-t Publ., 2018. 124 p. (in Russ.).

5. Makarichev Yu.A., Ivannikov Yu.N. Metody planirovaniia experimenta i obrabotki dannykh [Methods of experiment planning and data processing]. Samara, Samar. state techn. un-t Publ., 2016. 131 p. (in Russ.).

6. Gmurman V.E. Teoriia veroiatnostej i matematicheskaia statistika [Probability theory and mathematical statistics]. Moscow, Jurait Publ., 2015. 479 p. (in Russ.).

7. Kremer N.Sh. Teoriia veroiatnostej i matematicheskaia statistika [Probability theory and mathematical statistics]. Moscow, UNITY-DANA, 2004. 573 p. (in Russ.).

8. Nivorozhkina L.I., Morozova Z.A. Teoriia veroiatnostej i matematicheskaia statistika [Probability theory and mathematical statistics]. Moscow, Eksmo Publ., 2008. 432 p. (in Russ.).

9. Tyurin Yu.N., Makarov A.A. Analiz dannykh na kompiutere [Data analysis on a computer. Ed. by V.E. Figunov]. Moscow, Infra-M Publ., 2002. 528 p. (in Russ.).

10. Katranov A.G., Samsonova A.V. Kompiuternaia obrabotka dannykh eksperimentalnykh issledovanii [Computer processing of experimental research data]. St. Petersburg, SPbGUFC named after P.F. Lesgaft Publ., 2005. 131 p. (in Russ.).

11. Simchera V.M. Metody mnogomernogo analiza statisticheskikh dannykh [Methods of multivariate analysis of statistical data]. Moscow, Finance and statistics Publ., 2008. 400 p. (in Russ.).

12. Pen R. Z. Planirovanie experimenta v Statgraphics Centurion [Experiment planning in Statgraphics Centurion]. Krasnoyarsk, Sibirskii gos. techn. un-t Publ., 2014. 291 p. (in Russ.).

13. Trofimova E.A., Kisliak N.V., Gilev D.V. Teoriia veroiatnostej i matematicheskaia statistika [Probability theory and mathematical statistics]. Ekaterinburg, Ural. un-t Publ., 2018. 160 p. (in Russ.).

14. Semenov V.A. Teoriia veroiatnostej i matematicheskaia statistika. Standart tretyego pokoleniia [Probability theory and mathematical statistics. Third Generation Standard]. St. Petersburg, Piter Publ., 2013. 192 p. (in Russ.).

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ Куанг Тиен БУЙ

Адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров,

Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация

SPIN-код: 1339-6018

АийгЮ: 1125409

ORCID: 0000-0002-2444-8550

quangtien12a6@gmail.com

Владимир Викторович ВОРОБЬЕВ

Кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры пожарной безопасности технологических процессов,

Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация

SPIN-код: 5048-5126

АийгЮ: 764350

ORCID: 0000-0002-6899-6786

pbtpagps@yandex.ru

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR Quang Tien BUI

Postgraduate student of research and teaching staff training faculty,

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation

SPIN-KOA: 1339-6018

AutorlD: 1125409

ORCID: 0000-0002-2444-8550

quangtien12a6@gmail.com

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Vladimir V. VOROBYOV

PhD in Engineering, Associate Professor,

Professor of the Department of fire safety in technological processes,

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation

SPIN-KOA: 5048-5126

AutorlD: 764350

ORCID: 0000-0002-6899-6786

pbtpagps@yandex.ru

ss

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2022. No. 1

Сергей Александрович ШВЫРКОВ Н

Доктор технических наук, профессор, профессор кафедры пожарной безопасности технологических процессов,

Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация

SPIN-код: 9466-3857

ДийгЮ: 479363

ORCID: 0000-0001-7449-8794

Н pbtp@mail.ru

Sergey A. SHVYRKOV H

Grand Doctor in Engineering, Professor,

Professor of the Department of fire safety in technological processes,

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation

SPIN-KOA: 9466-3857

AutorlD: 479363

ORCID: 0000-0001-7449-8794

H pbtp@mail.ru

Поступила в редакцию 04.03.2022 Принята к публикации 12.03.2022

Received 04.03.2022 Accepted 12.03.2022

Для цитирования:

Буй Куанг Тиен, Швырков С. А, Воробьев В. В. Горизонтальный волноотражающий козырек для снижения высоты защитной стенки резервуара типа «стакан в стакане» // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2022. № 1. С. 48-56. 001:10.25257/РЕ.2022.1.48-56

For citation:

Bui Quang Tien, Shvyrkov S.A., Vorobyov V.V. Horizontal wave-reflecting visor for lowering the height of the protective wall of "glass-in-glass" tank type. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii:predotvrashcheniye, Hkvidatsiya (Fire and emergencies: prevention, elimination). 2022, no. 1, pp. 48-56. D01:10.25257/FE.2022.1.48-56

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.