CC BY
15
the information space of Ukraine at the expense of national interests. The expediency of development of organizational, legal and methodological bases to ensure the cyber security of Ukraine in conditions of war with Russia, as well as the construction of a national cyber security system.
Keywords: government information resources, information sovereignty, national information space hibridna war against terrorism, information attack, state policy in the field of cyber security, cyberterrorism, cybercrime, the domestic segment of cyberspace, critical infrastructure, social networks, special information operations, the troops information operations, national cyber security system..
УДК 351.861
МЕТОДИКА РОЗРОБЛЕННЯ МАТЕМАТИЧНО1 МОДЕЛ1 ОХОЛОДЖУВАЛЬНОГО ЕФЕКТУ В ПРОЦЕС1 НАГР1ВАННЯ ЗРАЗКА
ДЕРЕВИНИ, ПРОСОЧЕНОГО ВОДНОЮ ВОГНЕБЮЗАХИСНОЮ
РЕЧОВИНОЮ
С.М. Чумаченко1, С.В. Жартовський2, О.М. Ттенко3
Розроблено методику розроблення математично'1 моделi охолоджувального ефекту в процес нагршання зразка деревини, просоченого водною вогнебюзахисною речови-ною. Результати математичного моделювання свщчать про ютотний охолоджувальний ефект вiд використання запропонованих антишрешв для вогнезахисту деревини, ос-кшьки iнтервал часу вiд початку теплового впливу до моменту початку полум'яного го-ршня для вогнезахищено'1 деревини у два з половиною рази бшьший, шж для невогне-захищено'1. Представлена методика пов'язуе охолоджувальний ефект вщ використання водних вогнебiозахисних речовин для вогнезахисту деревини iз вкладом у прогнозне подовження часу початково'1 стадн розвитку пожежi, ïï доцшьно використовувати п1д час розроблення компонентного складу водних вогнебюзахисних речовин.
Ключовi слова: методика, модель, антишрени, вогнезахисне просочення, водна вог-небiозахисна речовина.
Актуальнiсть теми. Аналiз свiтових тенденцш використання екологiчно безпечних матерiалiв у будшнищга свiдчить про те, що деревина була i зали-шаеться популярним будiвельним матерiалом. Але при цьому треба пам'ятати, що деревина е горючим матерiалом, а продукти ïï термодеструкцiï е надзви-чайно токсичними. Статистичний аналiз, виконаний в Науково-дослвдному ш-ститутi пожежноï охорони (СРСР, Рос1я), свiдчить про те, що у ХХ ст. у бшьш шж 70 % випадюв на пожежах саме деревина була основним горючим матерь алом, i при цьому кшьккть загиблих вщ загальноï кiлькостi загиблих на пожежах становить 92 %. Природно такою статистикою не можна задовольнятися, особливо коли йдеться про об'екти з масовим перебуванням людей та/або об'ектах критичноï iнфраструктури. Отже, не втрачае актуальностi питания якiсного вогнезахисту деревини, яка входить до складу будiвельних конструк-цiй [1, 2].
Попередш дослщження за темою. Для створення вiдповiдних заходiв i за-собiв вогнезахисту потрiбно мати уявлення про складний хiмiко-фiзичний про-
1 ст. наук. спгвроб. С.М. Чумаченко, д-р техн. наук - Украшський НД1 цнв1льного захисту ДСНС Украши;
2 ст. наук. сп1вроб. С.В. Жартовський, канд. техн. наук - Украшський НД1 цив1льного захисту ДСНС Украши;
3 ст. наук. сп1вроб. О.М. Тггенко, канд. техн. наук - Украшський НД1 цивщьного захисту ДСНС Украши
цес розвитку пожежi i характер його ди на рiзнi об'екти. У загальному випадку цi процеси описуються повною системою р1внянь Нав'е-Стокса [3]: рiвнянням енергií (охоплюе перенесення енергií за рахунок конвективних процеав, теп-лопроввдносп, випромiнювания, дифузи, хiмiчних реакцiй горшня пожежно! навантаження), рiвнянням нерозривносп, дифузи, стану i теплообмiну. У зв'яз-ку з невизначенiстю низки граничних умов процесу розвитку пожежi i трудно-щами врахування всiх значущих чинникiв, зокрема iз складнiстю опису i враху-вання складово! хiмiчних перетворень продуктав горiння, точне ртення зазна-чено! системи р1внянь е найскладшшою науковою проблемою, особливо в контекста виртення практичних завдань з переведения деревини iз групи легко-займистих матерiалiв у групу важкозаймистих або важкогорючих матерiалiв. Використання водних вогнебiозахисних речовин дае змогу ефективно реалiзо-вувати охолоджувальний, шпбувальний, флегматизувальний та iзолятивний ефекти для руйнування класичного трикутника горiния [4]. При цьому юлькк-ний вклад зазначених ефектiв буде залежати ввд компонентного складу вогнеза-хисних речовин, технологи !х використання, характеристик пожежно! наванта-ги, об'екта тощо.
На етапах розроблення складiв водних вогнебюзахисних речовин корис-ним е визначення охолоджувального ефекту вiд введення антишрешв в повер-хиевi шари дерев'яних будiвельних конструкцiй. Отже, метою роботи е розроблення математично! моделi охолоджувального ефекту в процесi нагр1вання зразка деревини, просоченого водною вогнебюзахисною речовиною.
Для цього пропонуемо методику, що складаеться з таких етатв.
Етап 1. Визначення розподiлу маси антишрешв унаслщок
просочення поверхневих шар1в деревини
Розподш маси антипiренiв залежно вiд глибини вiд поверхнi зразка дерева приймаемо згiдно з [5] у вигляда емпiричноí залежностi шдльносп аитипiренiв вiд глибини
р^(И) = к1 • ехр(^2• к), кг/м3, (1)
де: к - ввдстань вiд поверхнi дерева до розглядувано! точки, м; к1, к2 - коефь цiенти, кг/м3; 1/м.
Пiд час розроблення математично! моделi будуть використанi чисельнi ме-тоди, тому зразок деревини буде розбито на дискретш елементи Ак у глибину зразка. Тодi, зпдно з (1), визначаемо елементарну щшьнкть аитипiренiв, що знаходяться на глибиш к
к+Ак
Атрр;(к, Ак) = | р^г(к) • <Лк, кг/м3 (2)
к
Етап 2. Визначення енергетики перетворень компонент
вогнезахисного засобу шд час нагрiвання
Пiд час нагрiвания з кожним iз компоненив вiдбуваеться ряд послiдовних перетворень [6], ряд стадш розпаду. Для прикладу, розглянемо модель енергетики перетворень у процес нагр1вання зразка деревини, просоченого антитренами згiдно з положеннями [7], до моменту займання. Пiд час створення цiеí
математично!' модел1 враховуемо енергетику т1льки двох компонент, що вхо-дять до складу вогнезахисного просочувального засобу, а саме: компонент № 1 - д1амоншфосфат 1 компонент № 2 - сульфат амонда. Розглянемо послщов-нкть перетворень цих двох компонент шд впливом температури процесу.
Енергетика перетворень компонента № 1 ^амоншфосфат)
Для зручносп розрахунтв перетворення цього компонента розбиваемо на три стадц за д1апазонами змши температури: № 1 Т = 70 ... 110 °С, № 2 Т = 110 ... 284 °С, № 3 Т = 284 ... 420 °С.
На першш стадо перетворення компонента № 1 (ввд 70 °С до 110 °С) кнуе реакцк терм1чного розкладу
(МН4)2НР04 = КНз+КН4И2Р04. (3)
Тепловий коефщкнт реакцп:
АН = АИтъ + ЛНн4Н2Р04 - АИЖ4НР04 = 75.64-103 Дж/моль, (4)
де АИ^нз, АИМН4Н2Р04, АИМН4НР04 - ентальпи утворення, в1дповщно, ашаку, да-амоншфосфату та моноамоншфосфату [8]. Тод1, вважаючи, що залежнкть пог-линання енергп на штервал1 температур (вщ 70 до 110 °С) мае лМйний характер, р1вняння поглинання питомо!' енергп для дано!' стадп матиме вигляд
1(Тс) = -Ата^ х
ЦЫИ 42ИР04
х
ср_ЫИ42ИР04 • (Тс - Т1) + АИ1
Тс - 70 °С
И (Тс - 70 °С) • И (110°С - Тс) + И (Тс - 110°С)
Дж/м3, (5)
110°С - 70 °С
де: ср_ыи42иро4 - питома теплоемнкть д1амоншфосфату [9], Дж/кг-К; Цж42ИР04 - молекулярна маса д1амоншфосфату [8], кг/моль; Атар(И) = рар • Атж(И) - елементарна шдльнкть д1амоншфосфату на глибиш И (див. (2)), кг/м3; рар - ввдносна частка д1амоншфосфату в склада антишрену [7]; Тс - поточна температура процесу, °С; Т1 - початкова температура процесу, °С; АН - ентальшя на 1-й стадп (4); И(Т) - функцк Хевкайда [9].
Отриману залежнкть прошюстровано на рис. 1. Одночасно з процесом поглинання енергп, ввдбуваеться вихвд летко' речовини (ашаку) зпдно з ршнян-ням х1шчно1 реакцп (3). Цей процес можна описати р1внянням для в1дносно1 маси залишку компонента № 1 вогнезахисного просочення:
тар _1(Тс) =
1--Мш---Тс- - 70°С ^ И (Тс - 70 °С)
ЦЫИ42ИР04 110°С - 70°С
+1 1--МЫИ3 ] • И (Тс - 110°С).
И (110°С - Тс) +
(6)
ЦЖ42ИР04 ,
Отриману залежнкть прошюстровано на рис. 2.
На другш стадп перетворень компонента № 1 (ввд 110 до 284 °С) кнуе ре-акщя терм1чного розкладання моноамоншфосфату
КН4Н2Р04 = МН3+Н3Р04. (7)
Температура Рис. 1. Залежшсть питомог
енерги поглинання вiд температури на 1-й стади
Тепловий ефект реакци:
Температура, Рис. 2. Залежшсть вiдносноi маси залишку компонента № 1 вогнезахисного просочення на 1-й стади вiд температури
АИ2 = АИ^з + ЛЯШР04 - ЛЯкн4НР04 =110,87 103 Дж/моль, (8)
де АИШЗ, АИизро4, АИШ4ирс>4 - ентальпи утворення, вiдповiдно, амiаку, орто-фосфорно'' кислоти та моноамоншфосфату [8]. Тодi, припустивши лiнiйну залежшсть поглинання енерги на iнтервалi температур проходження реакци (7) (вщ 110 до 192 °С), рiвняння поглинання питомо'' енерги вiд початку першо'' стадií до кiнця друго'' стадií (з урахуванням першо'') матиме вигляд
вф 1 2(Тс) = 1(ТС) + А1Щ'(И) •АИ х
тт 42ИР04 тт._./__3
Тс - 110°С
192 °С - 110°С
• И (Тс -110°С) • И (192°С - Тс) + И (Тс -192 °С)
Дж/м3, (9)
де: вар_1(Тс) - поглинання питимо'' енерги для 1-шо'' стади; АИ2 - ентальп1я реакци на 2-й стади (8). Одночасно з процесом поглинання енерги вщбуваеться вихщ летко'' речовини (амiаку) вiдповiдно до рiвняння хiмiчноí реакци (7). Цей процес можна описати рiвнянням для вщносно'' маси залишку компонента № 1 вогнезахисного просочення
тср 1 2(Тс) = тар 1(Тс)
1 -
Мыи з
хИ(192 °С - Тс) + 1 1 -
Тс - 120°С
№ми 42ИР04 192°С - 120°С тИЗ |
• И(Тс - 120°С)
(10)
И (Тс - 192°С),
тШ42ИР04 )
де тСр _1(Тс) - вiдносна маса залишку компонента № 1 вогнезахисного просочення. На третш стади перетворень компонента № 1 (вщ 284 до 420 °С) юнуе реак-ц1я термiчного розкладання ортофосфорно'' кислоти в два етапи [6]:
Н3Р04 = 1 /2Н20+1 /2Н4Р207 (11)
та 1/2Н4Р207 = Н20+1/2Р205, (12)
котрi можна об'еднати в один
х
х
Н3Р04 = 3/2Н20+1/2Р205. (13)
Тепловий ефект реакци:
АИз = 3/2 • АИн20 + 1/2^^Яр205 - АИШро4 =280,02-103 Дж/моль, (14)
де АИи2о, АИизго4, АИр205 - ентальпп утворення, вщповвдно, води, ортофосфор-но1 кислоти та пентаоксиду фосфору [8]. Тод^ припустивши лiнiйну залежнiсть поглинання енергп на розглянутому iнтервалi температур (ввд 284 до 420 °С), рiвняння поглинання питомо' енергií вiд початку першо' стадо до кiнця третьо' стадií (з урахуванням першо' та друго') матиме вигляд
еЛр(Тс) = ер 1 2Тс) + -АИзх
МШ42ИР04 п Дж/м3, (15)
Т — 284°С
с И (Тс — 284°С)- И (420°С — Тс) + И (Тс — 420°С) ,
420°С — 284°С
де: ер 1 2(Тс) - поглинання питомо' енерги вiд початку 1-шо!' стадп до кiнця 2-го!'; АИ3 - ентальпiя реакцп на 3-й стадп (14). Одночасно з процесом поглинання енерги вiдбуваeться впхвд летко' речовини (пари амiаку) вщповвдно до р1в-няння хiмiчноí реакцп (13). Цей процес можна описати рiвнянням для вiдносноí маси залишку компонента № 1 вогнезахисного просочення
тар(Тс) = шйр _1_2(Тс)
1 — 2 Ми 20 - Тс — 284°С - И (Тс — 284°С)
Мт42ИР04 420°С — 284°С
хи (420°С — Тс) +1 1 —2- Ми 20 | - И (Тс — 420°С),
МЖ42ИР04 ,
(16)
де шЛр _1_2(Тс) - вiдносна маса залишку компонента № 1 вогнезахисного просо-чення.
Енергетика перетворень компоненту №2 (сульфат амошю)
За температурних перетворень компонента № 2 iснуe реакция термiчного розкладання сульфату амонiю в два етапи [6]:
(NH4)2S04 = МНз+МН4Ш04, (вiд 147 до 218 °С) (17)
та КН4Н804 = МНз+Н2$04, (вiд 218 до 357 °С), (18)
котрi можна об'еднати в один
(МН4)2$04 =2КНз+Н2804. (19)
Тепловий ефект реакци:
АИ = 2 ^Имнз + ЛИН2Э04 - ^ИмН42804 = 273,6 • 103Дж/моль, (20)
де АИ^щ, АИН2304, АИМН42304 - ентальпií утворення, вiдповiдно, ашаку, сiрчаноí кислоти та сульфату амошю [8]. Тод^ припустивши лiнiйну залежнкть поглинання енергií на розглянутому iнтервалi температур (вiд 147 до 357 °С), рiвнян-ня поглинання питомо' енергií матиме вигляд
х
еМТс) = ср _ ш 42>04 . (Тс - 4)+-^®- .ш х
МЫП42504 МЫМ42Я04 _ , 3 , -
_, Дж/м, (21) Т -147°Г 1
с М(Тс - 357°С)- М(357°С - Тс) + М(Тс - 357°С) ,
_ 357°С-147°С
де: ср_ж42504 - питома теплоeмнiсть сульфату амонда [9], Дж/крК; /иш42504 -молекулярна маса сульфату амонда [8], кг/моль; Ажл^И) = • Ашж(И) - елемен-тарна шдльнкть сульфату амонiю на глибиш И, (див. (2)), кг/м3; р^ - вiдносна частка сульфату амонда у склада антишрену [7]; Тс - поточна температура про-цесу, °С; Т1 - початкова температура процесу, °С; АМ - ентальтя реакцií вдао-вiдно до (20); М(Т) - функцiя Хевiсайда [9].
Одночасно з процесом поглинання енергп, вiдбуваeться вихiд летко1 речо-вини (амiаку) вiдповiдно до ршняння хiмiчноí реакцií (19). Цей процес можна описати рiвнянням для вiдносноí маси залишку компонента № 2 вогнезахисно-го просочення
Шф(Тс) = шар _1_2(Тс)
1 - 2 ИМ20 . Тс -284°с . м(Тс - 284°С) ИЫМ42МР04 420°С - 284°С
хМ(420°С - Тс) + | 1 —2' Им20 М(Тс - 420°С),
МЫП 42МР04 ,
(22)
де шф _1_2(Тс) - вдаосна маса залишку компонента № 2 вогнезахисного просо-чення.
Енергетика перетворень компонентов № 1 i 2 сшльно
Величину питомо!' енергií поглинання вогнезахисного просочення визна-чаемо як суму питомо1 енергií поглинання обох компонентов
е/г (Тс ) = еар (Тс) + ел (Тс). (23)
Етап 3. Визначення ефективнот питомот теплоeмностi
Введемо поняття ефективно1 (або сумарно!) питомо1 теплоемностi процесу перетворень зразка деревини (у температурних межах цього дослщження), з урахуванням структурних перетворень, що iснують шд час нагрiвання. Ця величина, з достатньою для ще1 поставлено1 задачi точнiстю, е аналогом питомо1 теплоемностi дослiджуваного матерiалу (зразка деревини). Вона враховуе вида-лення та поглинання енергп зразка деревини за вщповщних температур процесу i для запропонованого прикладу буде виражатися такою формулою:
ср /г (ИТ)=-^т-ае/г (Т), Дж/кгК, (24)
р/т(п) аТ
де: р/г(И) - шдльшсть розподiлу вогнезахисного просочення у глибину зразка (1); ер (Т) - величина питомо1 енергп поглинання вогнезахисного просочення (23). Вид отримано1 залежносп ефективно1 питомо1 теплоемносп вiд темпера-тури для випадку максимально1 шiльностi антипiренiв у поверхневому шарi зразка деревини, апроксимований методом кубiчноí сплайн-iнтерполяцií, показано на рис. 3.
х
Науковий вкник НЛТУ Украми. - 2016. - Вип. 26.8
« ж
k 1х1°4
« з
7,5x10
ё
S 5хЮ3
Ш
О
4
^ 2,5хЮ3'
ев
5
§ ОН-1-1-1-1-1-1-1-1-1—►
с о 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Температура, °С
Рис. 3. Залежшсть ефективног питомог menMoeMHoemi вогнезахисного просочення на основi дiамонiйфосфату та сульфату амомю eid температури
Етап 4. Математичне моделювання термiчних перетворень зразка
деревини, обробленого вогнезахисним просоченням
Для математичного опису енергетично'' складово'1 xímíko^Í3mhkx проце-cíb, якi вщбуваються в просоченому антипренами зразку деревини тд час його нагрiвання до настання фази полум'яного горiння, доцшьно скористатися вирь шенням одновимiрноí задачi поширення тепла в iзотропному твердому тш, що мае змiнну, яка залежить вiд температури, ефективну питому теплоемшсть неп-росоченого зразка деревини, а також визначенням ефективно'' питомо' теп-лоемностi антипiренiв, розподiлених у просоченому зразку деревини, що залежить вщ температури i глибини залягання (зпдно з (24)). Рiвняння теплопровщ-ностi (згiдно з [10]) для нашого випадку буде мати вигляд
(с, _ w [T(h, t)] + с, _ fr [ h, T(h, t)]}-^M = , (Дж/с), (25)
де: с,_wood(T(h, t)) - ефективна питома теплоемнiсть зразка деревини, Дж/кг-К; с, _ fr (h, T (h, t)) - ефективна питома теплоемшсть зразка деревини, просоченого антитренами (зпдно з (24)), Дж/кг-К; T(h) - температура на глибиш h просоченого антитренами зразка деревини, °С; % - теплопровiднiсть зразка деревини поперек волокон, Вт/м-К; t - поточний час, с.
Початковi та граничнi умови для нашого випадку:
T (h, t)| f=o = 20°С; I h=o = w (26)
dh
де w - зовнiшнiй потiк тепла (Вт/м2).
Враховуючи поведiнку функцiй с,_wood(T(h, t)) (ефективно'1 теплоемностi деревини) та с, _fr (h, T(h, t)) (ефективно'1 питимо' теплоемносп вогнезахисного просочення (див. рис. 3, (24)), для розв'язання задачi застосуемо метод набли-жено'1 чисельно'1 ггерацп за схемою кiнцевих рiзниць першого порядку згiдно з [11]. Розрахунок ведемо у двомiрному просторi дискретних координат часу з ш-дексом i i лшшно'* просторово'1 координати з шдексом j. Критерiем достовiрнос-тi розрахункових результатiв вважаемо вщносну похибку при порiвняннi двох результапв розрахункiв при зменшеннi елементарного приросту часу i лшшно'*
координати. Дiаграму iтерацiйних формул наведено на рис. 4. У вузлах дiагра-ми, кожний з яких являе собою визначений елементарний об'емЗ зразка дереви-ни, що взято у визначений момент часу г. Вказано таю параметри елементарно-го об'ему: г, j - номер вузла; Тг, з - температураЗ - об'ему в г - штервал часу, р- -щшьтсть вогнезахисного просочення в j - об'ему скг, з - ефективна питома теп-лоемнiсть деревини j - об'ему в г - штервал часу, j - ефективна питома теп-лоемнiсть вогнезахисного просочення j - об'ему в г - iнтервал часу.
Отже, зпдно з прийнятим алгоритму розрахунку, отримуемо такi формули для елементарного об'ему, розмщеного безпосередньо на поверхнi зразка деревини (/ = 1), обробленого вогнезахисним просоченням:
та = Т-и+-
0)М -X' (Тг-1,1 - Тг-1,2) •
А/ АИ
(27)
Ср _ „аас1 (Тг-1,1) • АИ + АшРК(И = 0, АИ) • Ср _ г (И = 0, Тг-1,1)) • АИ'
де: со - зовшшнш потiк тепла (Вт/м2); х - теплопровщтстъ зразка деревини поперек волокон, Вт/м-К; А/, АН - елементарт прирощення по часовiй та прос-торовiй координатi; ср _ ^00^(Т)) - ефективна теплоемнiсть деревини; АтРК(И, АИ) - елементарна щiльнiсть антитретв, що знаходяться на глибинi И для елемента просторово! координати АИ; ср _ /г (И,Т)) - ефективна питома теп-лоемнiсть вогнезахисного просочення (24).
Рис. 4. Д^аграма розрахунку за шерацШними формулами
Для промiжних значень температури елементарних об'емiв, якi розмiщенi всередиш масиву матерiалу
Тг-1,]-1 - Т1-1,] - Т1-\] - Тг-1,]+1
АИ АИ
х• S•
Ти = Т-хз +-
•А/
(28)
Ср _ w00d(Ti-l,j■) • АИ + АтркИ-, АИ) • Ср _ /г (И-, Тч])) • АИ'
(прийнятi позначення - див. позначення до (27)).
Для зворотного боку зразка деревини, який не на^ваеться зовтштм дже-релом тепла:
х. I Ti-U_lim-l -T-l,j_l!m j Dt
T ■ lim = T-1 ■ ton +_-_—_-_, (29)
,J_im I ,j_im Cp_wood(Ti-ij_iim)Ah + DmFR(hj_iim,Ah)cp_fr(hj_iim,Ti-i,j_im)Ah'
(прийнятi позначення - див. позначення до (27)).
Використовуючи представлену методику, побудовано математичну модель енергетично'' складово'' хiмiко-фiзичних процесiв, якi юнують у зразку вогнеза-хищено'' деревини (заболонь сосни товщиною 10 мм, щшьшстю 400-550 кг/м3, просочено'' вогнезахисним засобом ДСА-1 у перерахунку на суху речовину 168,2 г/м2, вщповщно до [7]) за нагрiвання поверхш зразка потоком енергп 7,8 Вт/м2 до настання фази полум'яного горшня (за 410 °С) (рис. 5). Для порiв-няння, на цьому ж рисунку представлено результати математичного моделю-вання (за тieю ж методикою) невогнезахищено'' деревини (заболонь сосни товщиною 10 мм, щшьшстю 400-550 кг/м2) за названия поверхш зразка потоком енергп 7,8 Вт/м2 до настання фази полум'яного горшня (за 230 °С). На рис. 5 показано два амейства кривих:
• амейство кривих 1 стосуеться невогнезахищено!" деревини. Крива 1а - залежнють твердо!' вщносно!' маси зразка вщ часу, крива 1b - залежнють температури зов-шшньоТ поверхнi зразка, яка опромiнюеться, крива 1c - температура задньо!' поверхш зразка, яка не перебувае шд дiею теплового опромiнення;
• амейство кривих 2 стосуеться вогнезахищено!' деревини. Крива 2а - залежнють твердо'1 вщносно!' маси зразка вщ часу, крива 2b - залежнють температури зов-шшньо!' поверхнi зразка, яка опромшюеться, крива 2c - температура задньо!' по-верхнi зразка, яка не перебувае шд дiею теплового опромiнення.
Рис. 5. Порiвняння результатiв математичного моделювання хттофзичних процеав у невогнезахищенш (амейство кривих 1а, 1Ь, 1с) та у вогнезахищенш (стейство кривих 2а, 2 Ь, 2с)
Висновки. Результати математичного моделювання свщчать про ютотний охолоджувальний ефект вщ використання запропонованих антишрешв для вог-незахисту деревини, оскiльки штервал часу вiд початку теплового впливу до моменту початку полум'яного горшня для невогнезахищено'' деревини стано-вить 4,5 хв, а для вогнезахищено'' - 11,5 хв. Отже, осшльки представлена методика пов'язуе охолоджувальний ефект вщ використання водних вогнебюзахис-них речовин для вогнезахисту деревини iз вкладом у прогнозне подовження ча-
су ввд початку TepMi4Horo впливу до займання деревини (тобто з подовженням початково!' стадií розвитку пожеж^, li доцшьно використовувати пiд час роз-роблення компонентного складу водних вогнебiозахисних речовин.
Лггература
1. Lowden L.A. Flammability behaviour of wood and a review of the methods for its reduction / Laura Anne Lowden, Terence Richard Hull // Fire Science Reviews - а Springer Open Journal. - 2013, 2:4. - 19 p. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.firesciencereviews. com/content/2/1/4
2. Lowden L.A. Flammability behaviour of wood and a review of the methods for its reduction / L.A. Lowden // Fire Science Reviews - а Springer Open Journal. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.firesciencereviews. com/content/2/1/4 (Accessed 5 August 2013).
3. Баратов А.Н. Пожарная опасность строительных материалов / А.Н. Баратов, Р. А. Андрианов, А.Я. Корольченко и др. - М. : Изд-во "Стройиздат", 1998. - 380 с.
4. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе. - М. : Изд-во "Атомиз-дат", 1979. - 416 с.
5. Ац^енко В.М. Вогнезахист деревини та виробш з не! : навч. поаб. / В.М. Ан^енко, В.П. Бут, В.М. Жартовський, С.В. Жартовський, 1.Г. Маладика, Ю.В. Цапко. - Черкаси : Вид-во АПБ iM. Геро'ш Чорнобиля МНС Украши, 2009. - 254 с.
6. Чумаченко С.М. Методика розроблення математично! моделi розиодшу антитрешв все-редиш вогнезахищено! деревини / С.М. Чумаченко, С.В. Жартовський, О.М. Тггенко, В В. Троцько // Науковий вiсник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львгв : РВВ НЛТУ Украши. - 2016. - Вип. 26.5. - С. 378-385.
7. Charles W. George. Effects of ammonium sulfate ammonium phosphate on the pyrolysis and combustion of cellulose / Charles W. George and Ronald A. Sussott // USDA Forest Service Research Paper INT-90 April 1971. Intermounain Forest and Range Experiment Station Forest Service U.S. Department of Agriculture Ogden, Utah 84401 Joseph F. Pechanec, Director.
8. ТУ У 24.6-32528450-001-2003 Сумгш просочувальш для поверхнево! вогнебаозахисно! оброблення деревини.
9. Pradyot Patnaik, Ph.D. Handbook of Inorganic Chemicals/McGraw-Hill, 2002.
10. Краткий справочник физико-химических величин / под ред. К.П. Мищенко и А. А. Рав-деля. - Л. : Изд-во "Химия", 1974. - 200 с.
11. Араманович И.Г. Уравнения математической физики / И.Г. Араманович, В.И. Левин. -М. : Изд-во "Наука", 1969. - 288 с.
12. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. - М. : Изд-во "Наука", 1973. - 832 с.
Надтшла доредакцп 25.11.2016р.
Чумаченко С.М., Жартовский С.В., Титенко О.М. Методика создания математической модели охлаждающего эффекта в процессе нагревания образца древесины, пропитанного водным огнебиозащитным веществом
Разработана методика создания математической модели охлаждающего эффекта в процессе нагревания образца древесины, пропитанной водным огнебиозащитным веществом. Результаты математического моделирования указывают на существенный охлаждающий эффект от использования предложенных антипиренов для огнезащиты древесины, поскольку интервал времени от начала теплового воздействия до момента начала пламенного горения для огнезащищенной древесины в два с половиной раза больше, чем для неогнезащищенной. Представленная методика связывает охлаждающий эффект от использования водных огнебиозащитных веществ для огнезащиты древесины с вкладом в прогнозное увеличение времени начальной стадии развития пожара, её целесообразно использовать при разработке компонентного состава водных огнебиоза-щитных веществ.
Ключевые слова: методика, модель, антипирены, огнезащитная пропитка, водное ог-небиозащитное вещество.
Chumachenko S.M., Zhartovskyi S. V., Titenko O.M. The Methodology of Creating the Mathematical Model of Cooling Effect during Heating of Wood Sample Impregnated by Water Based Flameproofing Matter
The methodology of creating the mathematical model of cooling effect during heating of wood sample impregnated by water based on the matter for flameproofing is developed. Mathematical modelling results indicate a significant cooling effect by the use of proposed flame retardants for fire protection of wood, as the time interval from the start of the heat exposure to the start of the flaming fire resistant wooden sample in two and a half times greater than fire non-resistant one. The presented method connects the cooling effect of water based flamep-roofing matter for fire protection of wood with a contribution to predicted increase of initial stage of fire development, it is useful for development of the component composition of water based flameproofing matter.
Keywords: methodology, model, flame retardants, flame retardant impregnation, water based flameproofing matter.
УДК 631.[3+674]
О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ РАБОЧЕГО ОРГАНА С ПОЧВОЙ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ КРОТОВИНЫ
Хайдер Раад Надим Аль-Хазаали1, В.П. Ковбаса2
Приведены результаты исследований взаимодействия конусного кротователя с почвой по определению компонент скоростей деформаций почвы, представленной в виде упруго-вязкой модели, на поверхности контакта этого рабочего органа с почвой. Эти выражения являются исходными для дальнейшего определения компонент напряжений в почве, которые позволяют определить уплотнение почвы на стенках образованной кротовины и составляющие сил сопротивления перемещению кротователя.
Ключевые слова: кротователь, почва, конус, компоненты скоростей, компоненты деформаций, контактное взаимодействие.
Введение. Во многих процессах, связанных с изменением механических свойств почвы при строительстве ирригационных и инженерных сооружений, возникают задачи об образовании дрен внутри почвенного горизонта. При этом используются кротователи различной геометрической формы и размеров. В частности, для прокладки дренажных (оросительных) трубопроводов либо кабелей методом протяжки возникает необходимость образования полости (с целью снижения сопротивления трения протягивания), по которой протягивается коммуникация. Поэтому обоснование геометрических параметров и режимов работы рабочего органа для образования этой полости является актуальной научной задачей.
Анализ состояния исследований. Анализируя состояние исследований взаимодействия рабочих органов с почвой, следует отметить существование двух составляющих данного вопроса. Первый относится к формализации самой почвы, как среды, на которую направлено действие рабочего органа, а второй относится к формализации взаимодействия самого рабочего органа с почвой и вытекает из способа формализации почвы и, следовательно, возможности са-
1 аспир. Хайдер Раад Надим Аль-Хазаали - НУ биоресурсов и природопользования Украины, г. Киев;
2 проф. В.П. Ковбаса, д-р техн. наук - НУ биоресурсов и природопользования Украины, г. Киев
