CC BY
9
2. Шпак А.П. Теплофизика формирования аморфных и нанокристаллических газотермических покрытий. Математические модели / А.П. Шпак, Н.М. Фиалко, В.Г. Прокопов, Н.О. Ме-ранова, Ю.В. Шеренковский, В.Н. Коржик. - К. : Изд-во "Академпериодика", 2005. - 118 с.
3. Калита В.И. Плазменные покрытия с нанокристаллической и аморфной структурой / В.И. Калита, Д.И. Комлев. - М. : Изд. дом "Прадо-М", 2008. - 400 с.
4. Калита В.И. Формирование покрытий с аморфной и наноструктурой / В.И. Калита, В.В. Яркин, В.П. Багмутов и др. // Металлы : сб. науч. тр. - 2007. - № 6. - С. 95 -101.
5. Куницкий Ю.А. Некристаллические металлические материалы и покрытия в технике / Ю.А. Куницкий, В.Н. Коржик, Ю.С. Борисов. - К. : Изд-во "Техника", 1988. - 198 с.
6. Девис Г.А. Методы быстрой закалки и образование аморфных металлических сплавов / Г. А. Девис // Быстрозакаленные металлы : сб. науч. тр. - М. : Изд-во "Металлургия", 1983. - С. 11-30.
7. Bergmann H.W. Calculation of cooling and heating rates and transformation curves for the preparation on metallic glasses / H.W. Bergmann, H.U. Fritsh, G. Hunger // J. Mater. Sci. - 1981. - Vol. 16, 17. - Pp. 1935-1944.
МерановаН.О. Спшьний анашз температурних режимив i фазових перетворень у плазмових амортизованих покриттях
Отримано розв'язок задачi прогнозування об'емного вмкту аморфно! фази в плазмових покриттях на базi дослщження процесш теплопереносу в них i даних термокше-тичних дiаграм "температура-час-перетворення". Вивчено особливост впливу на про-цес аморфiзацi! таких фактс^в, як товщина напилюваних часток, рiвень !х нагршу i ма-терiал основи. Представлено даш дослiджень, згiдно з якими об'емний вмiст аморфно! фази шдвищуеться зi зменшенням товщини напилюваних часток i збiльшенням коефь щента теплопровщност матерiалу основи. Показало також, що в разi зростання почат-ково! температури часток вище вiд температури плавлення матерiалу покриття умови аморфiзацi! можуть погiршуватися.
Ключовi слова: процес теплопереносу, плазмовi покриття, термокiнетична дiагра-ма "температура-час-перетворення", об'емний вмiст аморфно! фази.
Meranova N. O. Joint Analysis of the Temperature Regime and Phase Transformations in the Plasma Amorphized Coatings
The solution of the problem of forecasting the volume content of the amorphous phase in plasma coatings on the basis of the study of heat transfer processes in these coatings and thermo-kinetic diagrams "temperature - time - transformation" is obtained. The features of influence on the process of amorphization of factors such as the thickness of the sprayed particles, the level of heating of these particles and the base material are studied. The data of studies that the volume content of the amorphous phase increases with decreasing thickness of the sprayed particles and increase the thermal conductivity of the base material are presented. It is also shown that increasing the initial temperature of the particles above the melting point of the coating material the conditions of amorphization may deteriorate.
Keywords: heat transfer process, plasma coating, thermokinetic diagram "temperature-time- transformation", the volume content of the amorphous phase.
УДК 515.2 Доц. В.М. Попов, канд. техн. наук;
проф. I.A. Чуб, д-р техн. наук - НУ цивильного захисту Украти
ОЦ1НЮВАННЯ ВПЛИВ1В МОЖЛИВО1 НАДЗВИЧАЙНО1 СИТУАЦН НА ЕТАП1 ФОРМУВАННЯ ПРОГРАМИ РОЗВИТКУ ТЕРИТОР1АЛЬНИХ СИСТЕМ ТЕХНОГЕННО1 БЕЗПЕКИ
Розглянуто заходи програми розвитку системи техногенно! безпеки територп, яка значною мiрою залежить вщ якост управлшня шформацшннми зв'язками мiж учасни-ками програми. Для !х реалiзацi! виникае потреба прогнозування загроз для потенцшно небезпечних об'екйв регюну та динамши змшн !х стану шд впливом природних, техно-
генних та шших фактор1в у рамках шдсистеми монiторингу. Показано особливостi зас-тосування геошформацшно! системи, штегровано! до складу системи мошторингу сис-теми техногенно! безпеки регюну для прогнозування насщдюв аварп з викидом амiаку на АОЗТ "Холодопром" у Харковi.
Ключовг слова: техногенна безпека регюну, хЬшчна аварiя, прогноз наслiдкiв, Г1С.
Постановка проблеми. Економiчна, соцiально-полiтична та еколопчна ситуацiя, яка складаеться на рiзних територiях Украши (в областях, мктах, районах, на локальних територiях), визначаеться не тшьки специфiкою природ-но-географiчних умов, рiвнем розвитку продуктивних сил, особливостями ви-робничо! та транспортно! iнфраструктури, але i характером i масштабами негативного впливу на природне середовище наслiдкiв надзвичайних ситуацш (НС) на потенцiйно-небезпечних об'ектах (ПНО) промисловосп, сiльського госпо-дарства, житлово-комунального господарства, транспорту тощо. Запобiгання негативним наслiдкам можливо! техногенно! аварií можливе тiльки на основi реалiзацií комплексу задач соцiально-економiчного, науково-технiчного розвитку територп та охорони навколишнього середовища. Основою множини заходав програми забезпечення техногенно! безпеки (ТБ) територп е шдвищення ефек-тивностi територiальноí системи техногенно! безпеки (ТСТБ) з урахуванням ди-намiки розвитку системи в контекста збереження прийнятного рiвня техноген-но! безпеки регiону, яке значною мiрою залежить вiд якостi управлшня шфор-мацiйними зв'язками мiж учасниками програми.
Аналiз останнгх дослщжень i публiкацiй. Незважаючи на значну прак-тичну потребу, на цей час немае единого теоретико-методолопчного пiдходу до побудови методав, що забезпечують управлшня системою техногенно! безпеки регiону з урахуванням особливостей територп, високо! динамки множини ПНО i зовнiшнього середовища, яке генеруе система вищого ршня iерархií.
У роботi [1] проаналiзовано основнi функцií iнформацiйно-аналiтичноí пiдсистеми шдтримки управлiнських рiшень зi забезпечення техногенно! безпеки регiону, орiентованоí на врахування динамiки структури i параметрiв потен-цiйно небезпечних об'ектiв територп, зовшшнього середовища системи, а також особливостей територп. Визначено складовi елементи шформацшно-аналиич-но! платформи управлiння програмою розвитку системи техногенно! безпеки, призначеш для реалiзацií заданих функцiй, що мктять пiдсистему монiторингу, пiдсистему збереження даних, аналiтичну та керiвну шдсистеми. У публшащях [2, 3] розглянуто питання аналiзу та моделювання спецiалiзованих систем мош-торингу, орiентованих на шдтримку прийняття рiшень щодо зниження техногенного ризику для навколишнього середовища i населення. Здебiльшого це пов'язано з розробленням i використанням технiчних засобiв автоматизованого контролю, передачi та опрацювання даних пiд час оргашзацп монiторингу на рiзних територiях i вiзуалiзацií його результатiв.
Наразi у структурах наявних систем мошторингу вщсутш iнформацiйнi потоки, що забезпечують адаптацда до поточних змiн параметрiв зовнiшнього середовища i ПНО. У роботах [4, 5] дослщжено проблеми впровадження у СТБ регiону геошформацшних технологiй для вiзуалiзацií та просторового аналiзу даних, розроблено пiдходи до побудови систем шдтримки прийняття ртень для локалiзацií та лiквiдацií НС з використанням геошформацшних систем
(Г1С). Результати дослДдження проблеми автоматизацií управлДння ТБ промис-лових об'ектав в умовах НС наведено в [6, 7], де розглянуто питання побудови шформацшно1 моделi системи управлiння безпекою промислового шд-приемства, проаналiзовано критерií ощнювання ефективностi управлiння. У робота [8] визначено основнi положения управлшня комунiкацiями у проектi освоения морського газового родовища на основi застосування сучасних геоДн-формацiйних i комп'ютерних техиологiй.
Мета роботи - розроблення методики прогнозування наслiдкiв х1шчно1 аварií на ПНО з використанням Г1С у рамках пiдсистеми мониторингу системи техногенно1 безпеки регiону.
Основна частина. Проблему вдосконалення управлiния комушкащями у програмах розвитку ТСТБ потрiбно вирiшувати в рамках певно!' задачi прог-рами розвитку, причому у подальшому засоби iнформацiйно-аналiтичноí шд-тримки стають такою пiдсистемою ТСТБ, що, поряд iз персоналом ТСТБ, забез-печуе властивiсть ТСТБ щодо самооргашзацл системи.
Для здайснення оперативного контролю за станом ПНО регюну та розв'язання задач прогнозування наслiдкiв НС техногенного характеру виникае необхвднкть реалiзаиií в рамках системи монiторингу (ТБ) регюну шдсистеми, що виконуе таю основш завдання:
• iнформацiйна шдтримка робiт, якi виконують з метою тдготовки та реалiзацií заходiв щодо забезпечення безпечного функцiонування ПНО;
• збiр, оброблення, зберiгання та передача шформацп про параметри стану ПНО та iншi необхiднi данi;
• прогнозування загроз для ПНО та динамши змiни 1х стану тд впливом природ-них, техногенних та шших факторiв.
Прогнозування наслiдкiв хШчно1 аварп на ПНО з використанням Г1С.
Прогнозування насладив хишчно1 аварц на ПНО з можливим викидом сильнодД-ючих отруйних речовин (СДОР) е багатокроковим проиесом, тому що обстановка на мiстi аварц залежить вiд багатьох факторДв, головними з яких е кiлькiсть та характеристики СДОР, напрямок i швидккть вiтру, температура зовнiшнього се-редовища, стан атмосфери, пора року, параметри рельефу та щшьнкть забудови. До таких об'ектав належать промисловi шдприемства, на яких можливий розлив амiаку. Зона хiмiчного забруднення може займати десятки квадратних кДломет-рiв та покривати житловi райони, що призводить до втрат серед незахищеного персоналу та населення. Тому для забезпечення захисту потрiбне прогнозування можливих нардов аварií. Наявна методика [9] дае змогу розраховувати максимально можливу площу зони забруднення для оперативно1 евакуаиií. За допомо-гою ПС-шструменлв можливо пiдвищити якiсть оброблення даних, а також за-безпечити високу точнкть визначення площi забруднення.
Розглянемо застосування Г1С для прогнозування наслДдкДв аварií з викидом амiаку на АОЗТ "Холодопром" у ХарковД.
Оперативно-тактична характеристика об'екта. Акидонерне об'еднан-ня закритого типа "Холодпром" розташоване у Фрунзенському р-нД Харкова за адресою вул. Хабарова, 1. В охолоджувальних системах шдприемства знахо-диться 26,5 т амДаку. Алгоритм розрахунку та вДдображення зони зараження в разД х1шчно1 аварп з використанням Г1С наведено на рис. 1.
Побудова зони заражения без урахування особливостей територи
Побудова зони заражения з урахуванням особливостей територи Рис. 1. Алгоритм розрахунку зони зараження з використанням Г1С
Для прогнозування аварп та вщображення зони зараження складають векторну карту мiсцевостi на основi топографiчного плану масштабом 1:200. Загальна ктьюсть об,eктiв будiвель на картi - 775. Загальна площа - 43,9 км2. Шар будшель потрiбен для побудови моделi зони зараження. Без цього шару зону зараження буде створено як для вщкрито'' мюцевосл, що неможливо в умо-вах мiста. Дорожня мережа - це ланцюг лiнiйних об,eктiв, створених за автодо-рожньою частиною топографiчного плану. Граф дорiг створюеться окремим шаром та е векторною картою шляхово'' мережi. Шар дорiг потрiбен для побудови графа дорщ за допомогою якого враховують можливi шляхи евакуацп.
Прогнозування масштабiв наслщюв аварп. Вихiднi умови аварп:
• рщина - скрiплений амiак;
• кшьюстъ - 6 т;
• швидюсть та напрямок вiтру - 1 м/с; швшчно-схщний;
• стушнь вертикально'1 стiйкостi атмосфери - шверая;
• час року, час доби, температура - липень, 8 год, 20°С.
Оцшювання хiмiчноí обстановки виконують iз розрахунку таких характеристик:
• глибина розрахунково!" зони хiмiчного зараження;
• ширина розрахунково!" зони хiмiчного зараження;
• площа розрахунково!" зони зараження.
Первинне прогнозування виконують за допомогою таблиць [9].
Розрахунок глибини зони зараження. Для розрахунку глибини зони зараження потрiбно врахувати и зменшення на закритш мiсцевостi за формулою
Гзменш = Ь - Ь / K, (1)
де: Ь - довжина закрито' мiсцевостi на о^ слiду хмари амiаку; К - коефщент зменшення зони зараження на 1 км мюько! забудови.
Довжина ос хмари для вщкрито! мюцевосл е табличним значенням [9] та для 26,5 т амiаку, з урахуванням збтьшення довжини на 5 % за температури 20°С, дорiвнюe 1,124. Тому Ь = 1,124 м.
ГЗМЕНШ = 1,124-0,32 = 0,804 км.
Визначення розрахунково'' глибини зони здшснюють за формулою
ГРОЗР = ГТАБЛ КВ / КХР - ГЗМЕНШ:, (2)
де: КВ - поправочний коефiцieнт на швидюсть виру; КХ- коефiцieнт зменшення глибини зони зараження за розливу у тддон (обвалування).
Для цих умов КВ = 1, КХР = 1 - не обваловат eмностi
Грозр = 1,68 1 / 1-0,8 = 0,88 км.
Остаточну глибину розрахунково! зони визначають за формулою
Г = min (Ги; Грозр}, (3)
де: Гп - глибина переносу переднього фронту зони зараження, Гп = 4W; W-швидюсть переносу пов^ряних мас за даних швидкостi вiтру та ступеня вертикально! стшкосп повiтря, км/ч.
Гп = 4-5 = 20.
Остаточна глибина розрахунково! зони дорiвнюe ГРОЗР = 0,88 км.
Визначення ширини розрахунково! зони зараження. Розрахунок ширини зони зараження залежить вiд ступеня вертикально! стшкосл атмосфери. У разi iнверсГi розрахунок виконують таким чином:
Ш = 0,2 Грозр = 0,2-0,88 = 0,176 км. (4)
Визначення площi розрахунково! зони зараження. Площу зони заражен-ня розраховують за формулою
S = 8,72 10-3 L2 j, (5)
де j- кутовi розмiри розрахунково! зони зараження;
S = 8,72 10-3 1,1242 90 = 1,38 км.
Результати розрахунку наведено на рис. 2.
Рис. 2. Po3paxyHKoei зони зараження nid час викиду 26,5 т aMiaKy:
а) зона зараження без урахування територгальних особливостей; б) зона зараження з урахуванням об'ектгв територи
Площа зони зараження без урахування об'екпв територи -1,38 км2. Пло-ща зони зараження з урахуванням об'ек^в територи - 1,27 км2.
Висновки. Наведено методику прогнозування наслщюв хiмiчноi авари на ПНО з використанням Г1С пiдсистемою мошторингу техногенно'1 безпеки регiону. Реалiзацiю методики показано на прикладi умовно! авари з викидом амiаку на АОЗТ "Холодопром" у Харковi.
Лiтература
1. Попов В.М. 1нформащйна технологш тдвищення техногенно! безпеки perioHy /
B.М. Попов, I.A. Чуб // Системи оброблення шформаци : зб. наук. праць. - 2015. - Вип. 3(128). -
C. 147-151.
2. Бакланов А.И. Системы наблюдения и мониторинга / А.И. Бакланов. - М. : Изд-во "Бином". - 2009. - 240 с.
3. Попов В.М. Моделирование системы мониторинга техногенной безопасности региона / В.М. Попов, И. А. Чуб // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии : сб. науч. тр. - 2012. - Вып. 56. - С. 157-161.
4. Заяц Е.В. Применение геоинформационных технологий при управлении безопасностью территорий / Е.В. Заяц С.А. Митакович // Безопасность жизнедеятельности : сб. науч. тр. - 2007. - № 8. - С. 29-35.
5. Попов В.М. Использование геоинформационных технологий в системах мониторинга техногенной безопасности региона / В.М. Попов, И.А. Чуб, С.Э. Важинский // Вестник Белгородского государственного технологического университета : сб. науч. тр. - 2013. - № 6. -С 190-193.
6. Петухов В.В. Информационная модель системы оперативного управления природно-хо-зяйственными объектами в чрезвычайных ситуациях / В.В. Петухов // Информационно-измерительные и управляющие системы : сб. науч. тр. - 2008. - № 4. - С. 6-11.
7. Попов В.М. Концептуальное представление системы техногенной безопасности региона / В.М. Попов, И.А. Чуб, М.В. Новожилова // Системи управлшня, навпаци та зв'язку : зб. наук. праць. - 2012. - Вип. 3(23). - С. 206-209.
8. Барт О.О. Концептуальш основи управлшня комунжащями в проектах освоення морсь-ких газових родовищ / О.О. Барт, В.С. Блшцов // Управлшня проектами та розвиток виробництва : зб. наук. праць. - 2008. - № 2(26). - С. 161-167.
9 . Методика прогнозирования масштабов заражения территории сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и на транспорте, РД 52.04.253-90. - М., 1990. - 236 с.
Попов В.М., Чуб И.А. Оценка воздействий возможной чрезвычайной ситуации на этапе формирования миссии программы развития территориальных систем техногенной безопасности
Рассмотрены мероприятия программы развития системы техногенной безопасности территории, которая в значительной степени зависит от качества управления информационными связями между участниками программы. Для их реализации возникает необходимость прогнозирования угроз для потенциально опасных объектов региона и динамики изменения их состояния под воздействием природных, техногенных и других факторов в рамках подсистемы мониторинга. Показано применение геоинформационной системы, интегрированной с состав системы мониторинга системы техногенной безопасности региона для прогнозирования последствий аварии с выбросом аммиака на АОЗТ "Хладопром" в Харькове.
Ключевые слова: техногенная безопасность региона, химическая авария, прогноз последствий, ГИС.
Popov V.M., Chub IA. Evaluation of the Impact of any Emergency at the Stage of Formation of the Mission of the Program of Development of Territorial Systems of Technogenic Safety
Some activities of the program of development of the system of technogenic safety area that is largely dependent on the quality of management information communication between program participants are considered. In order to implement them, it is necessary to predict threats to the critical infrastructure of the region and the dynamics of change in their condition caused by natural, technological, and other factors within the monitoring subsystem. It shows the use of a geographic information system, integrated with the structure of the monitoring system of technological safety of the region to predict the consequences of the accident with the release of ammonia at Hladoprom JSC, Kharkiv.
Keywords: technogenic safety of the region, chemical accidents, weather effects, GIS.
