The object of research, development or design (in Russian) : Магистральный трубопровод для нефти и нефтепроводов

The object of research, development or design (in Kazakh) : Мұнай және мұнай құбырларына арналған магистральдық құбыр

Aim of work (in Russian) : Разработка и научное обоснование способа устранения дефектов и повышения динамической прочности трубопроводов эксплуатируемых в сейсмических районах композитными накладками.

Aim of work (in Kazakh) : Сейсмикалық аудандарда пайдаланылатын құбырлардың композиттік төсемдермен ақауларын жою және динамикалық беріктігін арттыру тәсілін әзірлеу және ғылыми негіздеу.

Методы исследования (на русском) : Напряженно- деформированное состояние трубопровода с композитными накладками под действием статического давления описано уравнениями Ляме для осесимметричного случая. Проводено моделирование напряженно-деформированного состояния конструкций в программном комплексе ANSYS. Моделирование колебаний магистральных трубопроводов с композитными накладками под действием сейсмических нагрузок проведено с помощью теории толстых многослойных оболочек, в котором учтены сдвиг и инерция вращения, а также вязко-упругие свойства композитных накладок. Колебания таких сложных конструкций под действием сейсмических воздействий описаны системами обыкновенных дифференциальных уравнений. Для этой системы уравнений использованы метод заданных форм и метод Бубнова-Галеркина. Сейсмическое воздействие учитано в виде полигармонического горизонтального и вертикального движения земли с амплитудами и частотами, характерными для сейсмических районов республики Казахстан. Для исследования динамических процессов в системе разработано программное обеспечение в интегрированных средах разработки Maple и Delphi. Кроме расчетов в специально разработанном нами программном обеспечении проведено численное моделирование трубопровода под действием сейсмических нагрузок на основе конечно-элементного анализа в программном комплексе ANSYS.

Методы исследования (на казахском) : Статикалық қысымның әсерінен композиттік төсемдері бар құбырдың кернеулі деформацияланған күйі осимметриялық жағдай үшін Ляме теңдеулерімен сипатталады. ANSYS бағдарламалық кешеніндегі конструкциялардың кернеулі-деформацияланған күйін модельдеу жүргізілді. Сейсмикалық жүктемелердің әсерінен композиттік төсемдері бар магистральдық құбырлардың тербелістерін модельдеу қалың көп қабатты қабықшалар теориясының көмегімен жүзеге асырылады, онда айналу сдысуы мен инерциясы, сондай-ақ композициялық төсемдердің тұтқыр-серпімді қасиеттері ескеріледі. Сейсмикалық әсерлердің әсерінен мұндай күрделі құрылымдардың тербелістері қарапайым дифференциалдық теңдеулер жүйелерімен сипатталады. Бұл теңдеулер жүйесі үшін берілген формалар әдісі және Гауһар-Галеркин әдісі қолданылады. Сейсмикалық әсер Қазақстан Республикасының сейсмикалық аудандарына тән амплитудасы мен жиіліктері бар жердің полигармониялық көлденең және тік қозғалысы түрінде ескеріледі. Жүйеде динамикалық процестерді зерттеу үшін Maple және Delphi интеграцияланған даму орталарында бағдарламалық жасақтама жасалды. Есептеулерден басқа, біз арнайы әзірлеген бағдарламалық жасақтамада ANSYS бағдарламалық кешеніндегі ақырлы-элементтік талдау негізінде сейсмикалық жүктемелердің әсерінен құбырды сандық модельдеу жүргізілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Проведен обзор путей устранения повреждений трубопроводов с учетом сейсмичности района; построена математическая модель напряженно-деформированного состояния поврежденного трубопровода усиленного композитными накладками под действием внутреннего давления и исследована концентрация напряжения в зоне дефекта с учетом композитной накладки; построена модель сейсмических нагрузок и математическая модель динамического напряженно-деформированного состояния трубопровода, усиленного композитными накладками под действием сейсмических нагрузок и под действием внутреннего давления. Проведены расчеты трубопроводов с композитными накладками в программном комплексе ANSYS для исследования динамического напряженно- деформированного состояния; разработано программное обеспечение для расчета динамического напряженно-деформированного состояния конструкции; проведены численные исследования напряженно-деформированного состояния и выбор критериев разрушения конструкции. Разработана методология проведения экспериментальных исследований и выбор параметров макетного образца; создан макетный образец и проведено экспериментальное исследование динамического напряженно-деформированного состояния конструкции; проведены экспериментальное исследование ресурса макета трубопровода с композитными накладками. Разработана рекомендация по использованию композитных накладок для сейсмических зон Казахстана.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Ауданның сейсмикалығын ескере отырып, құбырлардың зақымдануын жою жолдарына шолу жасалды; ішкі қысымның әсерінен композиттік төсемдермен күшейтілген зақымдалған құбырдың кернеулі-деформацияланған күйінің математикалық моделі салынды және композиттік төсемді ескере отырып, ақау аймағындағы кернеудің концентрациясы зерттелді; сейсмикалық жүктемелердің моделі және сейсмикалық жүктемелердің әсерінен композиттік төсемдермен күшейтілген құбырдың динамикалық кернеулі-деформацияланған күйінің математикалық моделі салынды және ішкі қысымның әсерінен. Динамикалық кернеулі-деформацияланған күйді зерттеу үшін ANSYS бағдарламалық кешенінде композиттік төсемдері бар құбырларды есептеу жүргізілді; құрылымның динамикалық кернеулі-деформацияланған күйін есептеу үшін бағдарламалық қамтамасыз ету әзірленді; кернеулі-деформацияланған күйді сандық зерттеу және құрылымның бұзылу критерийлерін таңдау жүргізілді. Эксперименттік зерттеулер жүргізу әдіснамасы және макет үлгісінің параметрлерін таңдау әзірленді; макет үлгісі жасалды және құрылымның динамикалық кернеулі-деформацияланған күйін эксперименттік зерттеу жүргізілді; композиттік төсемдері бар құбыр макетінің ресурсын эксперименттік зерттеу жүргізілді. Қазақстанның сейсмикалық аймақтары үшін композиттік төсемдерді пайдалану бойынша ұсыныс әзірленді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработана эффективная конструкция трубопровода с композитными накладками принципиальным отличием которого является устранение авариной утечки продуктов и возможность регулирования динамическим состоянием конструкций подбором размеров накладок

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Композиттік төсемдері бар құбырдың тиімді дизайны жасалды, оның негізгі айырмашылығы өнімнің апаттық ағып кетуін жою және құрылымдардың динамикалық күйін төсемдердің өлшемдерін таңдау арқылы реттеу мүмкіндігі болып табылады.

Level of implementation (in Russian) : Опытная апробация

Level of implementation (in Kazakh) : Тәжірибелік апробация

Efficiency (in Russian) : Эффективность разработки формируется за счет повышения сейсмостойкости трубопровода и снижения риска их разрушения, экологического и экономического ущерба при сейсмических воздействиях в целом. Предлагаемое конструктивное решение позволит увеличить межремонтный срок эксплуатации трубопровода.

Efficiency (in Kazakh) : Ұсынылып отырған әзірлемеден құбырдың сейсмикалық төзімділігін арттыру және олардың жойылу қаупін, жалпы сейсмикалық әсерлер кезінде экологиялық және экономикалық залалды азайту есебінен қалыптастырылады. Ұсынылып отырған сындарлы шешім құбырдың жөндеуаралық пайдалану мерзімін ұлғайтуға мүмкіндік береді.

Field of application (in Russian) : Методика инженерного расчета и предложенные практические рекомендации по оптимальному конструированию магистральных трубопроводов с бандажами из композитных материалов, разработанный способ повышения прочности в месте дефекта могут быть использованы инженерно-техническими работниками различных отраслей промышленности, научно-исследовательскими и проектными институтами при проектировании новых сейсмостойких и усилении эксплуатируемых трубопроводов.

Field of application (in Kazakh) : Инженерлік есептеу әдістемесі және композиттік материалдардан жасалған бандаждары бар магистральдық құбырларды оңтайлы жобалау бойынша ұсынылған практикалық ұсынымдар, ақау болған жерде беріктікті арттырудың әзірленген әдісін әр түрлі өнеркәсіп салаларының инженерлік-техникалық қызметкерлері, ғылыми-зерттеу және жобалау институттары жаңа сейсмикаға төзімді құбырларды жобалау және пайдаланылатын құбырларды күшейту кезінде пайдалана алады.