МАТЕМАТИЧНЕ ПРОГНОЗУВАННЯ КРИТИЧНИХ РЕЖИМІВ РУХУ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ З РІДКИМ НАПОВНЕННЯМ
DOI:
https://doi.org/10.32782/3041-2080/2026-7-22Ключові слова:
машинобудування, транспортні засоби, математичне прогнозування, критичні режими руху, стійкість, резонанс, цистернаАнотація
Метою роботи є створення математичного апарату та алгоритмів для оперативного прогнозування виникнення критичних режимів (втрата курсової стійкості, перекидання) транспортних засобів із рідким наповненням. У дослідженні використано комплексний підхід: методи класичної механінки, гідродинаміки ідеальної нестисливої рідини, варіаційні методи, чисельне інтегрування диференціальних рівнянь руху в середовищі MATLAB/Simulink, а також другий метод Ляпунова для аналізу стійкості нелінійних систем. Додатково застосовано елементи обчислювальної гідродинаміки для верифікації результатів. Встановлено, що додавання однієї поздовжньої перегородки знижує амплітуду коливань на 35–40%, а комбінація поздовжньої та двох поперечних – на 60%, підвищуючи поріг виникнення критичного режиму на 25–30% за бічним прискоренням. Наукова новизна полягає в удосконаленні математичного апарату оцінки динамічних станів транспортних засобів із рідким вантажем шляхом введення критерію S(t) та функції Ляпунова для ідентифікації точок біфуркації в реальному часі. Практична цінність роботи полягає у створенні алгоритму, який може бути інтегрований в бортові системи активної безпеки для запобігання перекиданню автоцистерн, танк-контейнерів та залізничних вагонів-цистерн. Результати можуть бути використані при розробці міжнародних стандартів безпеки перевезень небезпечних вантажів. Запропонована модель дозволяє кількісно оцінювати ризик втрати стійкості з випередженням до 1.4 с, що достатньо для автоматичного гальмування. Доведено, що неповне заповнення (40–60%) є критичним фактором ризику, а встановлення перегородок суттєво підвищує безпеку. Подальші дослідження будуть спрямовані на врахування в'язкості нафтопродуктів при низьких температурах та використання нейронних мереж для зменшення обчислювальних витрат
Посилання
Development of Mathematical Models for Trucks and Cargo / L. Makhova et al. Infrastructures. 2023. Vol. 8, iss. 2. Art. 17. DOI: https://doi.org/10.3390/infrastructures8020017
Aspects of Strength Testing of Tank Containers in Compliance with the Requirements of the UN Navigation Rules and Regulations / A. Sulym et al. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9, iss. 3. Art. 349. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse9030349
Konar T., Das A. A review of numerical modelling of liquid sloshing in partially filled containers. Ships and Offshore Structures. 2025. P. 1–26. DOI: https://doi.org/10.1080/17445302.2025.2491080
Assessment of the corrosion impact on the serviceability of tank wagon boilers designed for chemical cargo transportation / O. V. Fomin et al. Journal of Chemistry and Technologies. 2025. Vol. 33, no. 2. P. 466–473. DOI: https://doi.org/10.15421/jchemtech.v33i2.321726
Evaluation of rigid body force in liquid sloshing problems of a partially filled tank: Traditional CFD/ SPH/ALE comparative study / Z. Cai et al. Ocean Engineering. 2021. Vol. 236. Art. 109556. DOI: https://doi.
org/10.1016/j.oceaneng.2021.109556
Nonlinear reduced-order model for vertical sloshing by employing neural networks / M. Pizzoli et al. Nonlinear Dynamics. 2021. Vol. 107, no. 2. P. 1469–1478. DOI: https://doi.org/10.1007/s11071-021-06668-w
Noui O., Bouazara M., Richard M. J. Full dynamic model for liquid sloshing simulation in cylindrical tank shape. World Journal of Mechanics. 2024. Vol. 14, no. 4. DOI: https://doi.org/10.4236/wjm.2024.144004
Kovalev V., Chenyu W. Simulation of resonant liquid sloshing in a tank with vertical baffles. Mechanics and Advanced Technologies. 2024. Vol. 8, no. 3. DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2024.8.3(102).299586
Nonlinear dynamics of sloshing liquid with variable mass / D. Li et al. Lecture Notes in Civil Engineering. Springer, 2025. Vol. 735. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-95-1487-8_88
Anti-rollover control of semi-trailer liquid tanker based on energy method / L. Wang et al. International Journal of Automotive Technology. 2025. DOI: https://doi.org/10.1007/s12239-025-00367-w
Assessment of the fatigue strength of a tank wagon car boiler taking into account corrosive wear /O. V. Fomin et al. Scientific Bulletin of National Mining University. 2025. Iss. 5. P. 61–68. DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-5/061
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
