621.825

На основе учёта поворотов трубопровода в процессе вибрации выведены теоретические зависимости уточнённой оценки вибрационных колебаний нефтяных и газовых трубопроводов. При выводе уравнений учитывался такой важный фактор, как «цепные усилия». Получены уравнения, определяющие поперечные ускорения под действием продольных сил, препятствующих искривлению трубы и поступательных движений, которые позволяют определить распределение цепных усилий. Установлено, что наибольшее растяжение трубы связано с наибольшим ее наклоном и связывает распределение давления с цепным усилием. Выведено уравнение поворотного движения трубы. Получено частное решение этого уравнения в виде неоднородного волнового уравнения, позволяющее оценить процессы пульсации в трубопроводе. Дана оценка собственных частот вибрационных колебаний с учётом инерции поворота поперечных сечений трубы и условие возникновения резонанса. Выведенные теоретические зависимости показывают, что вибрационные колебания с поворотами поперечных сечений трубы при отсутствии её изгиба вызываются на рассматриваемом участке трубопровода соседним изгибаемым участком.

Based on taking into account the turns of the pipeline during the vibration process, the theoretical dependences of the refined assessment of vibration vibrations of oil and gas pipelines are derived. When deriving the equations, such an important factor as "chain forces" was taken into account. Equations are obtained that determine transverse accelerations under the action of longitudinal forces that prevent pipe curvature and translational movements, which make it possible to determine the distribution of chain forces. It is established that the greatest elongation of the pipe is associated with its greatest inclination and relates the pressure distribution to the chain force. The equation of the rotary motion of the pipe is derived. A partial solution of this equation is obtained in the form of an inhomogeneous wave equation, which makes it possible to evaluate the pulsation processes in the pipeline. The natural frequencies of vibration vibrations are estimated, taking into account the inertia of rotation of the pipe cross-sections and the condition for the occurrence of resonance. The derived theoretical dependences show that vibrations with rotations of the pipe cross-sections in the absence of bending occur in the pipeline section under consideration by the neighboring bent section.

доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории Моделирования повреждений и разрушения машин, Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Махутов Н.А., Пермяков В.Н. Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов. Новосибирск: Наука. 2005. 516 с.

Махутов Н.А., Пермяков В.Н. и др. Безопасность России. Безопасность трубопроводного транспорта. М.: МГФ «Знание». 2002. 752 с.

Завьялов А.П., Лопатин А.С., Калинин В.А., Пивоварчук А.Н. Снижение риска природно-техногенных аварий на магистральных газопроводах // Труды РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. 2023. №3(312). С. 119-124.

Разов И.О., Соколов В.Г., Дмитриев А.В., Березнев А.В. Параметрические колебания подземного и надземного нефтепровода // Архитектура, строительство, транспорт. 2023. №3(105). С. 48-60.

Ганиев Р.Ф., Ильгамов М.А., Хакимов А.Г., Шакирьянов М.М. Пространственные колебания трубопровода в сплошной среде под действием переменного внутреннего давления // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2016. №6. С. 3-13.

Ильгамов М.А., Шакирьянов М.М. Вынужденные и параметрические колебания трубопровода // Известия Уфимского научного центра РАН. 2020. №3. С. 5-11.

Токарев А.П., Спирин С.Е. Частоты вибрации гидродинамического происхождения в технологических трубопроводах // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2020. №3. С. 68-72.

Drozyner P. Determining the limits of piping vibration. Scientific problems of machines operation and maintenance. 2011. No. 1(165). Рp. 97-103.

Черенцов Д.А., Пирогов С.П. Определение частот свободных колебаний надземных участков трубопроводов, транспортирующих несжимаемую жидкость // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2023. №3. С. 84-94.

Худаяров Б.А., Комилова Х.М. Численное моделирование колебаний вязкоупругих трубопроводов, транспортирующих двухфазную среду в режиме пробкового течения // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2019. №61. С. 95-110.

Дмитриев А.В., Соколов В.Г., Березнёв А.В. Частотные характеристики трубопровода большого диаметра с потоком жидкости в упругой грунтовой среде с учeтом внутреннего давления // Вестник Евразийской науки. 2020. Т. 12. №6. C. 5-15.

Sokolov V.G., Razov I.O. Free oscillations of a thin-walled curved section of a main gas pipeline during ground laying. Bulletin of Eurasian Science. 2021. Vol. 13. No. 2. Рp. 15-22.

Соколов В.Г., Разов И.О. Свободные колебания тонкостенного криволинейного участка магистрального газопровода при подземной бестраншейной прокладке // Инновации и инвестиции. №8. 2023. C. 281-284.

Bahaadini R., Dashtbayazi M.R., Hosseini M., Khalili-Parizi Z. Stability analysis of composite thin-walled pipes conveying fluid. Ocean Engineering. 2018. No. 160. Pp. 311-323.

Djondjorov Р., Vassilev V. Dynamic stability of fluid conveying cantilevered pipes on elastic foundations. Journal of Sound and Vibration. 2001. Vol. 247(3). Pp. 537-546.

Doare O. Local and global instability of fluid-conveying pipes on elastic foundations. Journal of Fluids and Structures. 2002. Vol. 16. Pp. 1-14.

Panda L.N., Kar R.C. Nonlinear dynamics of a pipe conveying pulsating fluid with combination, principal parametric and internal resonances. J. of Sound and Vibration. 2008. Vol. 309. Pp. 375-406.

Marzani А., Viola Е. Formulation for dynamic instability of fluid-conveying pipe on nonuniform elastic foundation. Mech based des struct mech. 2012. No. 40. Pp. 83-95.

Зорин А.Е., Романцов А.С. Исследование состояния поверхностного слоя нефтегазопроводных труб // Заводская лаборатория. 2025. Т. 91. №7. С. 54-64.

Завьялов А.П., Гольдзон И.А. Методика определения напряженно-деформированного состояния длительное время эксплуатируемых газопроводов // Труды РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. 2022. №4(309). С. 117-122.