Методика розрахунків та обґрунтування вимог до інженерного захисту об’єктів критичної інфраструктури від БпЛА типу баражуючий боєприпас

Заголовок (англійською): 
Method of calculations and substantiation of requirements for engineering protection of critical infrastructure objects from UAVs with warheads
Автор(и): 
Коцюруба В.І.
Білик А.С.
Веретнов А.О.
Гайдарли Г.С.
Борта Р.М.
Тертишний Б.І.
Автор(и) (англ): 
Kotsiuruba V.I.
Bilyk A.S.
Weretnow A.O.
Gaydarly G.S.
Borta R.M.
Tertyshnyy B.I.
Ключові слова (укр): 
об’єкти критичної інфраструктури, ураження, вибух, інженерний захист, сталеві конструкції
Ключові слова (англ): 
critical infrastructure objects, damage, explosion, engineering protection, steel structures
Анотація (укр): 
Анотація. Мета дослідження. Мета роботи – розробити методику розрахунків та обґрунтування вимог до елементів інженерного захисту об’єктів критичної інфраструктури (ОКІ) електроенергетичної та газотранспортної систем України від БПЛА типу «Шахед». Методологія. Розглянуто характеристики та конструкцію БПЛА «Шахед». Встановлено, що найбільшу небезпеку становлять БПЛА типу "Шахед-136", які мають найбільшу бойову частину. Для великих та/або ключових споруд ОКІ розглядається випадок прямого влучання БПЛА. Обґрунтовано вимоги до облаштування та запропоновано принципове рішення першочергового кільцевого інженерного захисту найважливіших споруд та обладнання ОКІ. Він включає два шари: захисний екран і непроникну оболонку. Захисний екран призначений для знищення БПЛА або передчасного підриву його заряду. Захисна оболонка, від якої на деякій відстані розташований екран, покликана затримувати сміття і витримувати хвилю від вибуху. Висновки. Отримано методику розрахунків та обґрунтування вимог до елементів інженерного захисту ОКІ. Наведено послідовність та аналітичні методи розрахунків обох рівнів захисту. При проектуванні захисного екрану розраховується зосереджений удар від зіткнення БПЛА, а для захисної оболонки розраховується тиск ударної хвилі та проникність уламків. Наукова інновація. У роботі вперше запропоновано методику розрахунків та обґрунтування вимог до елементів інженерного захисту ключових об’єктів інфраструктури. Практична цінність. Розроблено конструктивне рішення для інженерного захисту установки підготовки технологічних газів від прямих влучень БПЛА «Шахед-136» із застосуванням сталевих конструкцій і піщаної засипки. Запропоновано порядок проведення робіт з монтажу системи захисту.
Анотація (англ): 
Abstract. Aim of the study. The purpose of the work is to develop a methodology for calculations and substantiation of requirements for elements of engineering protection of key infrastructure objects (KIO) of the electric power and gas transportation systems of Ukraine against UAVs of the "Shahed" type. Methodology. The characteristics and design of the "Shahed" UAV were considered. It has been established that UAVs of the "Shahed-136" type pose the greatest danger, as they have the largest warhead. For large and/or key KIO structures, the case of a direct hit by a UAV is considered. The requirements for the arrangement are substantiated and a principled solution for the first-order circular engineering protection of the most important structures and equipment of KIO is proposed. It includes two layers: a protective screen and an impenetrable shell. The protective screen is designed to destroy the UAV or prematurely detonate its charge. The protective shell, from which the screen is located at some distance, is designed to retain debris and withstand the wave from the explosion. Findings. The method of calculations and substantiation of requirements for elements of engineering protection of OKIS was obtained. The sequence and analytical methods of calculations of both levels of protection are presented. When designing a protective screen, a concentrated impact from a UAV collision is calculated, and for a protective shell, shock wave pressure and debris permeability are calculated. Scientific innovation. The method of calculations and substantiation of requirements for elements of engineering protection of key infrastructure objects is proposed in the work for the first time. Practical value. A constructive solution was developed for the engineering protection of the process gas treatment plant against direct hits of the "Shahed-136" UAV using steel structures and sand filling. The procedure for carrying out work on the installation of the protection system is proposed.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2022, номер 109
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2022, number 109
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
14-109_kocyuruba_v.i._bilik_a.s._veretnov_a.o._gaydarli_g.s._borta_r.m._tertishniy_b.i.pdf
Дата публікації: 
25 Декабрь 2022
Номер збірника: 
109
Університет автора: 
Національний університет оборони України імені Івана Черняховського , Київський національний університет будівництва і архітектури ,Центральний науково-дослідного інститут озброєння та військової техніки Збройних Сил України
Литература: 
  1. Білик А.С., Коваленко А.І. Порівняння методів розрахунку металевих каркасів висотних будівель на одиничну живучість // Збірник наукових праць Українського інституту сталевих конструкцій імені В.М. Шимановського. – Випуск 16. – Київ, Видавництво «Сталь», 2015. – С. 30-40
  2. Білик А.С. / Кафедра металевих і дерев'яних конструкцій КНУБА для захисту батьківщини / А. С. Білик, А. В. Пікуль, В. В. Нужний, М. В. Шайдюк // Містобудування та територіальне планування. - 2016. - Вип. 61. - С. 33-44. - Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/MTP_2016_61_8
  3. Бобро Д.Г. Визначення критеріїв оцінки та загрози критичній інфраструктурі / Д.Г. Бобро // Стратегічні пріоритети. – Серія «Економіка». – 2015. – № 4 (37). – С. 83-93.
  4. ДБН В.1.2-2:2006. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об`єктів. Навантаження і впливи. Норми проектування
  5. ДБН В.1.2-14:2018. Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об'єктів
  6. Зелена книга з питань захисту критичної інфраструктури в Україні: зб. матеріалів міжнар. експерт. нарад / Упоряд. Д.С. Бірюков, С.І Кондратов ; за заг. ред. О.М. Суходолі. – К. : НІСД, 2016. – 176 с.
  7. Інформаційно-аналітичний матеріал щодо застосування безпілотних авіаційних комплексів зс рф Shahed-136 (“Герань-2”), Shahed-129 та Mohajer-6. (затв. Заст. нач. ГШ ЗС України 29.09.2022) Київ. в/ч А4629. - 18 с. 
  8. Опір матеріалів: Підручник /Г.С.Писаренко, О.Л.Квітка, Е.С.Уманський; за ред.Г.С.Писаренка. – 2-ге вид., допов.і перер. – К.:Вища шк.,2004. – 655 с.
  9. “Уроки російсько-української війни 2022 року: воєнні аспекти”(Інформаційно-аналітичні матеріали. Звіт №24) Аналіз досвіду застосування безпілотних літальних апаратів іранського виробництва у російсько-українській війні та рекомендації щодо боротьби з ними 19.03.2022 № 6131/С
  10. Балаганский И.A., Мержиевский Л.А. Действие средств поражения и боеприпасов: Учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 2004 – 408 с.
  11. Бирбраер А.Н. Экстремальные воздействия на сооружения /А. Н. Бирбраер, А. Ю. Роледер. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2009. − 594 с.
  12. К установлению характеристик динамики процесса столкновения транспортных средств и наезда на препятствие Т.Г. Гасанов, М.Р. Гусейнов, Механика и машиностроение / Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 21, 2011
  13. Ударно-волновые процессы взаимодействия высокоскоростных элементов с конденсированными средами : диссертация ... д.т.н. : 01.04.17 / Алексенцева С.Е.; Сам. гос. техн. ун-т - Самара, 2015. - 331 с.
  14. Эффективность ракетных комплексов: учебное пособие. Кн. 2 / С.Н. Ельцин; Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2018. – 117 с.
  15. Design of Buildings to Resist Progressive Collapse: UFC 4-023-03 / USA, Department of Defense, 2009. – 245р. – (USA Standard).
  16. EN 1991-1-7. Eurocode 1: Actions on structures - Part 4: Part 1-7: General actions - Accidental actions: EN 1991-1. - Brussels: Management Centre, 2006. - 69 р. - (European Standard).
  17. Jeyarajan S., Richard Liew J.Y., Koh C.G. Progressive Collapse Mitigation Approaches for Steel-Concrete Composite Buildings // International Journal of Steel Structures. – Basel: KSSC and Springer, 2015. – Volume 15, Issue 1 . - p. 175-191
  18. Krishna Chaitanya M. Progressive collapse of structures // International Journal of Mechanical Civil and Control Engineering. – Vengatapathy: International Institute of Scientific Research and technology, 2015. – p. 23-29
  19. Likely Shahed-136 UAS Technical Report/ FIT UK secret rel Ukraine, - 10 p.
  20. Rinsha C., Biju M. Progressive collapse analysis of steel frame structures // International Research Journal of Engineering and Technology. - Volume 4 – Tamilnadu: IRJET, 2017. – p. 1653-1655
  21. 'Suicide Drones' Linked to Iran - Режим доступу:  https://www.newsweek.com/suicide-drones-linked-iran-have-made-their-way-yemen-rebels-photos-suggest-1628204
  22. Honeycomb Nomex (product specification) - Режим доступу: http://ua.haxcorematerial.com/honeycomb-core/nomex-honeycomb/nomex-honeycomb-core.html
  23. Glass filament fabrics for plastics reinforcement (product specification) - Режим доступу: https://www.swiss-composite.ch/pdf/t-Glas-105g-Koeper-91111-e.pdf.
  24. Коцюруба В.І., Кривцун В.І., Колос О.І. Сукупність показників ефективності невибухових та комбінованих інженерних загороджень для прикриття важливих об’єктів // Збірник наукових праць Центрального науково-дослідного інституту Збройних Сил України. Київ, 2019. Вип. 3(74). С. 141–147.
  25. Коцюруба В.І., Кривцун В.І. Математична модель визначення бойового функціонування блочної загороджувальної перешкоди // Системи озброєння і військова техніка: щоквартальній науково-технічний журнал. Харків : ХУПС імені І. Кожедуба, 2019. Вип. 2(58). С. 33–38.
  26. Коцюруба В.І, Кривцун В.І. Моделювання функціонування блочних загороджувальних перешкод під час прикриття блокпостів та контрольно-перепускних пунктів від вогневих засобів противника // Збірник наукових праць Національної академії Державної прикордонної служби України. Серія : військові та технічні науки. Хмельницький, 2019. № 1(79). С. 163–171.
  27. Kotsiuruba V.I., Datsenko I.P., Dachkovsky V.O., Polyulyak V.M, Cherevko R.M., Ivashchuk O.A., Furman I.I. Influence of air shock wave on shelter // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2020. – Issue 105. – P. 133-144.
  28. Kotsiuruba V.I., Datsenko I.P., Dachkovsky V.O., Tkach M.Y., Holda O.L., Holda M.A., Klontsak M.Y., Mykhailova A.V. Justification of the requirements for the construction of protective structures by means underground workings in an explosive manner // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2021. – Issue 106. – P. 129-140.
  29. Kotsiuruba V.I., Datsenko I.P., Dachkovsky V.O., Cherevko R.M., Androshchuk O.V., Tsybizov A.L., Kryvtsun V.I. Methodological and scientific approach into the process of calculation a multilayer underground protective structure // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2021. – Issue 107. – P. 159-169.
  
References: 
  1. Bilyk A.S., Kovalenko A.I. Porivniannia metodiv rozrakhunku metalevykh karkasiv vysotnykh budivel na odynychnu zhyvuchist (Comparison of methods for calculating metal frames of high-rise buildings for unit durability) // Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoho instytutu stalevykh konstruktsii imeni V.M. Shymanovskoho. – Vypusk 16. – Kyiv, Vydavnytstvo «Stal», 2015. – S. 30-40
  2. Bilyk A.S. / Department of Metal and Wooden Structures of the KNUBA for the Protection of the Motherland / A.S. Bilyk, A.V. Pikul, V.V. Nuzhny, M.V. Shaydyuk // Urban Planning and Territorial Planning. - 2016. - Issue 61. - pp. 33-44. Access mode: http://nbuv.gov.ua/UJRN/MTP_2016_61_8
  3. Bobro D.H. Vyznachennia kryteriiv otsinky ta zahrozy krytychnii infrastrukturi (Determination of assessment criteria and threats to critical infrastructure) / D.H. Bobro // Stratehichni priorytety. – Seriia «Ekonomika». – 2015. – № 4 (37). – S. 83-93.
  4. DBN V.1.2-2:2006. Systema zabezpechennia nadiinosti ta bezpeky budivelnykh ob`iektiv. Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia (DBN V.1.2-2:2006. The system for ensuring the reliability and safety of construction objects. Loads and influences. Design standards).
  5. DBN V.1.2-14:2018. Systema zabezpechennia nadiinosti ta bezpeky budivelnykh obiektiv  (DBN V.1.2-14:2018. System for ensuring the reliability and safety of construction objects). Comparison of methods for calculating metal frames of high-rise buildings for unit durability
  6. Zelena knyha z pytan zakhystu krytychnoi infrastruktury v Ukraini: zb. materialiv mizhnar. ekspert. narad / Uporiad. D.S. Biriukov, S.I Kondratov ; za zah. red. O.M. Sukhodoli. – K. : NISD, 2016. – 176 s.
  7. Informatsiino-analitychnyi material shchodo zastosuvannia bezpilotnykh aviatsiinykh kompleksiv zs rf Shahed-136 (“Heran-2”), Shahed-129 ta Mohajer-6. (zatv. Zast. nach. HSh ZS Ukrainy 29.09.2022) (Informational and analytical material on the use of unmanned aerial systems of the Russian Federation Shahed-136 ("Geraniun-2"), Shahed-129 and Mohajer-6. (confirmed Deputy Head of the General Staff of the Armed Forces of Ukraine 09/29/2022) ‑ Kyiv. v/ch A4629. - 18 s.
  8. Opir materialiv: Pidruchnyk (Strength of materials: Textbook) /H.S.Pysarenko, O.L.Kvitka, E.S.Umanskyi; za red.H.S.Pysarenka. – 2-he vyd., dopov.i perer. – K.:Vyshcha shk.,2004. – 655 s. 
  9. “Uroky rosiisko-ukrainskoi viiny 2022 roku: voienni aspekty”(Informatsiino-analitychni materialy. Zvit №24) Analiz dosvidu zastosuvannia bezpilotnykh litalnykh aparativ iranskoho vyrobnytstva u rosiisko-ukrainskii viini ta rekomendatsii shchodo borotby z nymy 19.03.2022 № 6131/S ("Lessons of the Russian-Ukrainian war of 2022: military aspects" (Information and analytical materials. Report No. 24) Analysis of the experience of using Iranian-made unmanned aerial vehicles in the Russian-Ukrainian war and recommendations for combating them 03/19/2022 No. 6131/С).
  10.  Balahanskyi Y. A., Merzhyevskyi L.A. Deistvye sredstv porazhenyia y boeprypasov: Uchebnyk (Action of weapons of destruction and ammunition: Textbook). – Novosybyrsk: Yzd-vo NHTU. - 2004 – 408 s.
  11. Byrbraer A. N. Ekstremalnye vozdeistvyia na sooruzhenyia (Extreme impacts on structures) /A. N. Byrbraer, A. Yu. Roleder. – SPb. : Yzd-vo Polytekhn. un-ta, 2009. − 594 s.
  12. K ustanovlenyiu kharakterystyk dynamyky protsessa stolknovenyia transportnykh sredstv y naezda na prepiatstvye (To establish the characteristics of the dynamics of the process of the collision of vehicles and hitting an obstacle T.G. Hasanov, M.R. Huseynov, Mechanics and mechanical engineering) / T.H. Hasanov, M.R. Huseinov, Mekhanyka y mashynostroenye / Vestnyk Dahestanskoho hosudarstvennoho tekhnycheskoho unyversyteta. Tekhnycheskye nauky. № 21, 2011.
  13. Udarno-volnovye protsessy vzaymodeistvyia vysokoskorostnykh elementov s kondensyrovannymy sredamy: dyssertatsyia ... d.t.n. : 01.04.17(Shock-wave processes of interaction of high-speed elements with condensed media: thesis ... Ph.D. : 01.04.17) / Aleksentseva S.E.; Sam. hos. tekhn. un-t - Samara, 2015. - 331 s.
  14. Effektyvnost raketnykh kompleksov: uchebnoe posobye. Kn. 2 (Effectiveness of missile complexes: textbook. Book 2)/ S.N. Eltsyn; Balt. hos. tekhn. un-t. – SPb., 2018. – 117 s.
  15. Design of Buildings to Resist Progressive Collapse: UFC 4-023-03 / USA, Department of Defense, 2009. – 245р. – (USA Standard).
  16. EN 1991-1-7. Eurocode 1: Actions on structures - Part 4: Part 1-7: General actions - Accidental actions: EN 1991-1. - Brussels: Management Centre, 2006. - 69 р. - (European Standard).
  17. Jeyarajan S., Richard Liew J.Y., Koh C.G. Progressive Collapse Mitigation Approaches for Steel-Concrete Composite Buildings // International Journal of Steel Structures. – Basel: KSSC and Springer, 2015. – Volume 15, Issue 1 . - p. 175-191
  18. Krishna Chaitanya M. Progressive collapse of structures // International Journal of Mechanical Civil and Control Engineering. – Vengatapathy: International Institute of Scientific Research and technology, 2015. – p. 23-29
  19. Likely Shahed-136 UAS Technical Report/ FIT UK secret rel Ukraine, - 10 p.
  20. Rinsha C., Biju M. Progressive collapse analysis of steel frame structures // International Research Journal of Engineering and Technology. - Volume 4 – Tamilnadu: IRJET, 2017. – p. 1653-1655
  21. 'Suicide Drones' Linked to Iran - Access mode:  https://www.newsweek.com/suicide-drones-linked-iran-have-made-their-way-yemen-rebels-photos-suggest-1628204
  22. Honeycomb Nomex (product specification) - Access mode: http://ua.haxcorematerial.com/honeycomb-core/nomex-honeycomb/nomex-honeycomb-core.html
  23. Glass filament fabrics for plastics reinforcement (product specification) - Access mode: https://www.swiss-composite.ch/pdf/t-Glas-105g-Koeper-91111-e.pdf.
  24. Kotsiuruba V., Kryvtsun V., Kolos O. Sukupnist pokaznykiv efektyvnosti nevybukhovykh ta kombinovanykh inzhenernykh zahorodzhen dlia prykryttia vazhlyvykh ob’iektiv (A set of indicators of the efficiency of non-explosive and combined engineering barriers for covering important objects) // Zbirnyk naukovykh prats Tsentralnoho naukovo-doslidnoho instytutu Zbroinykh Syl Ukrainy. ‑ Kyiv, 2019. Vyp. 3(74). ‑ S. 141–147.
  25. Kotsiuruba V., Kryvtsun V. Matematychna model vyznachennia boiovoho funktsionuvannia blochnoi zahorodzhuvalnoi pereshkody (A mathematical model for determining the combat functioning of a block blocking obstacle) // Systemy ozbroiennia i viiskova tekhnika: shchokvartalnii naukovo-tekhnichnyi zhurnal. ‑ Kharkiv: KhUPS imeni I. Kozheduba, 2019. Vyp. 2(58). ‑ S. 33–38.
  26. Kotsiuruba V., Kryvtsun V. Modeliuvannia funktsionuvannia blochnykh zahorodzhuvalnykh pereshkod pid chas prykryttia blokpostiv ta kontrolno-perepusknykh punktiv vid vohnevykh zasobiv protyvnyka (Modeling the functioning of block blocking obstacles during the covering of checkpoints and checkpoints from enemy firepower) // Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoi akademii Derzhavnoi prykordonnoi sluzhby Ukrainy. Seriia : viiskovi ta tekhnichni nauky. ‑ Khmelnytskyi, 2019. № 1(79). ‑ S. 163–171.
  27. Kotsiuruba V.I., Datsenko I.P., Dachkovsky V.O., Polyulyak V.M, Cherevko R.M., Ivashchuk O.A., Furman I.I. Influence of air shock wave on shelter // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2020. – Issue 105. – P. 133-144.
  28. Kotsiuruba V.I., Datsenko I.P., Dachkovsky V.O., Tkach M.Y., Holda O.L., Holda M.A., Klontsak M.Y., Mykhailova A.V. Justification of the requirements for the construction of protective structures by means underground workings in an explosive manner // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2021. – Issue 106. – P. 129-140.
  29. Kotsiuruba V.I., Datsenko I.P., Dachkovsky V.O., Cherevko R.M., Androshchuk O.V., Tsybizov A.L., Kryvtsun V.I. Methodological and scientific approach into the process of calculation a multilayer underground protective structure // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles – Kyiv: KNUBA, 2021. – Issue 107. – P. 159-169.