Полевое сборно-разборное фортификационное сооружение
FIELD DEMOUNTABLE FORTIFICATION STRUCTURE

Заявляемое изобретение относится к полевым фортификационным сооружениям, возводимых при инженерном оборудовании оборонительных позиций и районов сосредоточения войск.
Известно «Полевое сооружение» по авторскому свидетельству SU 1331152 от 20.10.1997 г., МПК Е04Н 9/00 - [1], содержащее несущий остов сооружения, который выполнен из подручных строительных материалов - бревен в виде сруба (из круглого леса), установленного по верхнему периметру котлована. В каждом четном углу сруба бревна имеют выпуски длиной не менее 1/5 пролета бревна. В нечетных углах бревна защемлены анкерами. Все сооружение с анкерами обваловывается грунтом.
Недостатки конструкции [1] связаны с большими затратами времени на заготовку лесоматериалов, изготовление элементов и деталей остова и их сборку.
Известно «Фортификационное сооружение из композиционных материалов» по патенту на полезную модель RU 43573 от 27.01.2005 г., МПК Е04Н 9/00 - [2], представляет собой контейнер-укрытие и содержит объемный корпус, выполненный по автоматизированной намоточной технологии в виде трехслойной стеклопластиковой оболочки, имеющей в поперечном сечении конфигурацию, близкую к прямоугольной со скругленными углами и выпуклыми стенками, либо любое тело вращения. Сооружение состоит из основного помещения, сборно-разборного предтамбура, входа с двумя тамбурами, санитарно-технического отсека. Основное помещение для личного состава может быть общим или разделено на два отсека и оборудовано двухъярусными откидывающимися полками, позволяющими отдыхать «лежа» верхним и отдыхать «лежа» или «сидя» нижним. Сооружение имеет автономные средства освещения, вентиляции и обогрева, может устанавливаться на сырой и болотистой местности без предварительной подготовки и транспортироваться любыми средствами, в том числе и волоком по снегу, льду и травяной растительности.
Недостатком аналога [2] является сложность хранения и доставки из-за большой объемности конструкции, а также недостаточные защитные свойства.
Известно «Полевое сборно-разборное фортификационное сооружение» по патенту на полезную модель RU 2526076 от 20.08.2014 г., МПК Е04Н 9/04 - [3]. Сооружение содержит стены и покрытие из панелей и обсыпанное грунтом, отличающееся тем, что сооружение выполнено сборно-разборным из однотипных плоских стеновых панелей и однотипных гнутых панелей покрытия, все панели скреплены между собой встык, при этом все панели по своей периферии имеют равномерно расположенные закладные детали с резьбовыми отверстиями, в которые ввинчены болты через соединительные элементы панелей, верх всего сооружения под грунтовой обсыпкой покрыт прочным гидроизоляционным покрытием, а для входов в сооружение и для перегородок сооружения использованы стеновые панели со встроенными в них проемами с дверьми.
Недостатком аналога [3] являются низкие защитные свойства конструкции.
Известно «Закрытое фортификационное сооружение» по патенту на изобретение RU 144968 от 10.09.2014 г., МПК Е04Н 1/12 - [4], Закрытое фортификационное сооружение, состоящее из элементов остова основного, вспомогательного помещений и входа, отличающееся тем, что, с целью повышения скрытности от георадиолокационных средств разведки воздушно-космического базирования при глубоком сканировании местности, занятой войсками, и не поражаемости возведенных под землей объектов высокоточным оружием, в нем элементы остова основного, вспомогательного помещений и входа выполнены с жестко закрепленным по  периметра или диаметра поперечного сечения сооружения, с верхней полусферы, гидрофобным упругоэластичным радиопоглощающим композитным материалом на основе углеродосодержащих компонентов (наноструктур).
Недостатком аналога [4] являются низкиегерметизационные свойства конструкции.
Известно «Трансформируемое полевое защитное сооружение» по патенту на изобретение RU 169611 от 24.03.2017 г., МПК Е04Н 9/00, Е04В 1/343 - [5]. Сооружение состоит из остова и входного устройства, собираемых из элементов каркаса и оболочки, отличающееся тем, что в нем несущий каркас остова выполнен по инновационной технологии из композитных материалов полигональной конструкции с нижними криволинейными элементами и торцовыми диафрагмами со встроенными защитно-герметическими дверьми, соединенными между собой посредством двух синтетических оболочек, наружной несущей и внутренней теплоизолирующей, развернутых в эксплуатационное положение распорными штангами внецентренного сжатия посредством воздействия на них торцевых диафрагм с опорами на несущие элементы каркаса, в местах вероятного их прогиба под нагрузкой, при этом для фиксации остова в неподвижном рабочем состоянии его торцы изнутри закреплены к грунту анкерными кольями, а для поддержания внутри благоприятного температурно-влажностного микроклимата дополнительно снаружи установлены теплозащитные панели типа «сэндвич».
Недостатком аналога [5] являются низкие защитные свойства конструкции.
Известно «Мобильное трансформируемое фортификационное сооружение» по патенту на изобретение RU 81224 от 10.03.2009 г., МПК Е04В 1/343 - [6]. Сооружение, состоящее из уложенных друг на друга нижнего, среднего и верхнего блоков, скрепленных между собой стяжными болтами, а для увеличения полезной площади средний и верхний блоки соединяются торцами с нижним блоком с помощью скользящих герметических пазов, при этом для улучшения условий эксплуатации и повышения прочностных свойств в них предусмотрены откидные, шарнирно закрепленные распорные полы, и механизмы для установки и снятия, отличающееся тем, что в нем остов выполнен из нижнего блока и уложенного на него верхнего блока с шарнирно закрепленными на торцах и на покрытии откидными панелями, которые для увеличения полезной площади соединяют отдельно установленные блоки в единую конструкцию посредством захватов в виде карманов и конусных упоров.
Недостатком аналога [6] являются низкими герметизационными свойства конструкции.
Известно изобретение «Способ увеличения продольной жесткости подземного сооружения из сборных элементов» по патенту на изобретение RU 2148716 от 10.05.2000 г., МПК E21D 11/00, E21D 5/00, E21D 9/14 - [9].
Способ увеличения продольной жесткости тоннеля из сборных элементов, включающий устройство упоров для натяжения вант-тросов, монтаж устройства для натяжения, натяжение вант-тросов, отличающийся тем, что для активного противодействия развитию аварийных деформаций тоннеля из сборной обделки на участке пересечения плывунных пород и водных преград из тоннеля удаляют элементы путевого хозяйства и производят сплошную гидроизоляцию стыков, после чего внутри тоннельного сооружения вне пределов габарита приближения строений укладывают вант-тросы, которые размещают в жестко зафиксированных к обделке в радиальном направлении каналах, при этом упоры для натяжения вант-тросов выполняют в виде железобетонных обойм по очертанию внутреннего контура тоннеля с жесткой конструктивной связью с элементами обделки в местах выхода тоннеля в устойчивые породы, непосредственно за пределами упорных обойм сооружают натяжную камеру, между камерой и торцевой поверхностью обоймы в обделке устраивают деформационные швы путем ослабления продольных связей по ее периметру, деформационные швы и чеканочные канавки в радиальном направлении заполняют эластичным водонепроницаемым материалом, после этого производят стягивание в продольном направлении с эксцентриситетом колец обделки, при этом управление напряженно-деформированным состоянием обделки осуществляют изменяющимся усилием, причем режим распределений усилий натяжения и их изменение во времени определяют по результатам инженерного мониторинга.
В результате происходит предотвращение сдвиговых деформаций при внецентренном сжатии на участках примыкания упорных обойм к тоннельной обделке, выполняется усиление сжатой зоны тюбинговой обделки.
Неизвестно использование таких конструкций для применения в области полевой фортификации.
Известно «Сборное железобетонное сооружение УФС-9», [10], состоящее из сборных железобетонных элементов (из отдельных прямоугольных рамных блоков и панельно-балочных элементов фундамента и покрытия средней части сооружения).
Недостатком аналога является наличие большого количества стыковочных швов конструкции.
Известно «Войсковое фортификационное сооружение для Арктики» (Патент РФ RU 185553 от 11.12.2018 г. СПК Е04Н 9/16), выбранное в качестве прототипа, состоящее из основного и запасного входов и остова сооружения, выполненного из отдельных прямоугольных рамных блоков и панельно-балочных элементов фундамента и покрытия, отличающееся тем, что в нем, в остове сооружения основание каждого прямоугольного рамного блока и основание каждого панельно-балочного элемента фундамента с торцами со стороны их консолей по всей занимаемой ими площади в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно, дополнительно содержат жестко закрепленный, как единая замкнутая конструкция, теплозащитный элемент, выполненный из гидрофобного композитного полимерного материала, коробчатого сечения с внутренним объемом из теплоизоляционного материала.
Недостатком прототипа является невозможность при необходимости выполнить демонтаж сооружения и сборку его в другом месте.
Недостатки прототипа и аналогов ставят задачу создания, изготавливаемого промышленным способом сборно-разборного сооружения, не требующего больших трудовых затрат при возведении, удобного при монтаже, обеспечивающего герметичность сооружения, имеющего повышенную несущую способность и малозаметность от радиолокационных средств разведки.
Приведенное выше описание прототипа можно кратко обобщить в виде заявленного технического решения, приведенного ниже.
Согласно изобретению, полевое сборно-разборное фортификационное сооружение, состоящее из основного и запасного входов и остова сооружения, выполненное из объемных бетонных блоков, теплозащитного элемента.
При этом в соответствии с предлагаемой формулой:
- в качестве войскового фортификационного сооружения для Арктики подразумевается полевое сборно-разборное фортификационное сооружение;
- в качестве отдельных прямоугольных рамных блоков и панельно-балочных элементов фундамента и покрытия используются объемные бетонные блоки;
- в качестве применяемого в остове сооружения в основании каждого прямоугольного рамного блока и основании каждого панельно-балочного элемента фундамента с торцами со стороны их консолей по всей занимаемой ими площади в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно, дополнительно содержащего жестко закрепленного, как единая замкнутая конструкция, теплозащитного элемента, выполненного из гидрофобного композитного полимерного материала, коробчатого сечения с внутренним объемом из теплоизоляционного материала используется теплозащитный элемент.
Кроме этого отличается тем, что объемные бетонные блоки объединяются предварительно напрягаемой композитной арматурой, для которой в объемных бетонных блоках, при их изготовлении на заводе, формируются каналы и выемки для пропуска предварительно напрягаемой арматуры; объемные бетонные блоки дополнительно имеют канавки в местах сопряжения с другими блоками, с одной стороны блока в канавке устанавливается герметизирующая прокладка, обеспечивающая герметичность сооружения в местах стыков.
Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в том, что создано не только сооружение необходимых по длине размеров, но и предложен технологический процесс, позволяющий возвести такое сооружение, обеспечивая ему повышенную несущую способность. При этом сокращаются трудовые и материальные затраты, обеспечивается возможность проведения работ при любых погодных условиях, включая регионы с суровыми климатическими условиями, обеспечивается герметичность вооружения и малозаметность от радиолокационных средств разведки. Сроки возведения сооружения при этом минимальны.
Технический результат достигается благодаря наличию отличительных признаков, что снижает трудовые затраты при возведении сооружения, повышает удобство монтажа, увеличивает несущую способность и обеспечивает малозаметность от радиолокационных средств разведки.
Элементы конструкции должны позволить использовать их для создания разных по назначению защитных сооружений (блиндажи, убежища, командные пункты и некоторые другие). Объемные блоки выполняются в заводских условиях.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен рядовой блок сборно-разборного фортификационного сооружения; фиг. 2 изображен торцевой блок сборно-разборного фортификационного сооружения; фиг. 3 изображен блок входной группы сборно-разборного фортификационного сооружения; фиг. 4 изображен блок сопряжения сборно-разборного фортификационного сооружения; фиг. 5 изображен пример формирования отсека сборно-разборного фортификационного сооружения; фиг. 6 изображен пример объединения сборно-разборного фортификационного сооружения с использованием блоков входной группы; фиг. 7 изображен разрез отсека сборно-разборного фортификационного сооружения; фиг. 8 изображено комплексное сборно-разборное фортификационное сооружение; фиг. 9 изображен пример герметичного сопряжения блоков сборно-разборного фортификационного сооружения; фиг. 10 изображен отсек сооружения с узлом опирания предварительно напрягаемой арматуры; фиг. 11 изображен узел примыкания потерны к отсеку сооружения; фиг. 12 изображен узел примыкания блока входной группы к блоку сопряжения. Для сборки сооружения используется несколько типов блоков:
- рядовой блок (РБ) (1) (см. фиг. 1) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметичной прокладки (4), на фигурах 1-8 канавки (3) и герметичная прокладка 4 показаны условно и подробнее раскрыты на фигуре 9;
- торцевой блок (ТБ) (5) (фиг. 2) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметичной прокладки (4), в отличии от рядового блока имеет торцевую стенку (6) и отверстие (16) для пропуска инженерных систем;
- блок входной группы (БВ) (7) (фиг. 3) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметичной прокладки (4), данный тип блока используется для входа и выхода из сборно-разборного фортификационного сооружения;
- блок сопряжения (БС) (8) (фиг. 4) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметичной прокладки (4), особенностью данного типа блока является способность при помощи него наращивать габарит сооружения до требуемых размеров;
- отсек сборно-разборного фортификационного сооружения (9) (фиг. 5) состоит из группы сопряженных между собой рядовых блоков (1) и присоединенным к ним торцевого блока (5);
- объединение сборно-разборного фортификационного сооружения с использованием блоков входной группы (фиг. 6) происходит путем наращивания блоков входной группы (7) к отсеку (9);
- на разрезе отсека сборно-разборного фортификационного сооружения (фиг. 7) представлены соединенные между собой блоки входной группы (7), рядовые блоки (1) и торцевые блоки (5);
- комплекс сборно-разборного фортификационного сооружения (фиг. 8) состоит из всех типов блоков, рассмотренных ранее - блоки входной группы (7), сопряженные с рядовыми блоками (1), расположенный в центре (фиг. 11) данной конструкции блок сопряжения (8), который в свою очередь позволяет нам нарастить данную конструкцию до требуемых размеров отсеками сборно-разборного фортификационного сооружения (9);
- блоки в местах стыковки (фиг. 9) оборудуются канавками (3), с одной из сторон блока в канавке (3) устанавливается герметизирующая прокладка (4), в каналы (2) пропускается напрягаемая арматура (10);
- узел опирания предварительно напрягаемой арматуры (фиг. 10) в отсеке сооружения (9) состоит из предварительно-напряженной арматуры (10) в канале (2) рядовых блоков (1) и торцевых блоков (5), гайка (12) передает усилие на бетон через шайбу (11), при этом шайба и гайка располагаются в выемке (13), заполняемой герметиком (15);
- узел примыкания потерны к отсеку сооружения (фиг. 11) состоит из предварительно-напряженной арматуры (10) в канале (2) блоков входной группы (7) и торцевого блока (5), гайка (12) передает усилие на бетон через шайбу (11), при этом шайба и гайка располагаются в выемке (13), заполняемой герметиком (15), блоки в местах стыковки оборудованы канавками (3) с установленной герметизирующей прокладкой (4);
- узел примыкания блоков входной группы (7) к блоку сопряжения (8) (фиг. 12) состоит из предварительно-напряженной арматуры (10) в каналах (2) блоков входной группы (7) и блока сопряжения (8), гайка (12) передает усилие на бетон через шайбу (11), при этом шайба и гайка располагаются в выемке (13), заполняемой герметиком (15), блоки в местах стыковки оборудованы канавками (3) с установленной герметизирующей прокладкой (4).
Порядок возведения сооружения.
На первом этапе выбирается место посадки сооружения и разрабатывается котлован.
Далее на втором этапе в котловане из рядовых (1) и торцевых (5) блоков формируется основной объем сооружения требуемой длины, в зависимости от требуемых габаритов, используется необходимое количество рядовых (1) и торцевых блоков (5). При необходимости форму сооружения можно изменять, добавляя дополнительные отсеки при помощи блока сопряжения (8).
Рядовые (1), торцевые (5), блоки входной группы (7) и блоки сопряжения (8) устанавливаются в проектное положение.
При изготовлении в конструкции рядовых (1), торцевых блоков (5), а также блоков входной группы (7) и блоков сопряжения (8) формируются каналы для пропуска предварительно напрягаемой арматуры (2) и выемки (13), оборудуются канавки (3) с двух сторон и устанавливается герметизирующая прокладка (4) с одной из сторон. Для армирования блоков используется композитная арматура (10), которая обладает радио прозрачностью, что снижает заметность при радиолокационной разведке противником, и снижается общий вес конструкции по сравнению с железобетонными аналогами. Также применяемая композитная арматура (10) не подвержена коррозии.
В каналы (2) заводится композитная арматура (10) и накручивается гайка (12) с шайбой (11). Способ натяжения - "натяжение арматуры на бетон". Контроль натяжения осуществляется динамометрическим ключом со второй стороны до создания проектного напряжения в арматуре.
При этом каналы (2) с арматурой (10) не заполняются, что позволяет при необходимости выполнить демонтаж сооружения и сборку его в другом месте.
Для обеспечения герметичности сооружения стыки в местах их сопряжения оборудованы канавками (3), с одной стороны блока в канавке (3) в заводских установлена прокладка (4), которая при сборке, в процессе натяжения арматуры (10), в каналах блока (2), сжимается и обеспечивает герметичность стыка. Прокладки устанавливаются на все типы блоков, что обеспечивает герметичность сооружения в целом.
Для входа и выхода, собирается потерна (14) из блоков входной группы (7), формирующих горизонтальные и наклонные участки входа.
Блоки горизонтального участка потерны (14) объединяются в единую конструкцию и сопрягаются с отсеком сооружения (9) по нижним каналам (2). Наклонный участок образуется путем сдвига вверх одного блока (7) на величину шага канала (2) для пропуска арматуры (10), при этом в верхних каналах (2) первого блока (7) наклонного участка закладывается напрягаемая арматура для последующего блока (7), таким же образом добавляются следующие сдвинутые блоки (7).
На заключительном этапе, после сборки сооружения, выполняется монтаж системы отопления от универсальной многотопливной печи с пропуском дымовой трубы через специальное отверстие (16) в торцевом блоке (5); системы вентиляции, с пропуском трубы через специальное отверстие (16) в торцевом блоке (5); входных защитных дверей; технологического оборудования; системы электроснабжения. Расставляется мебель.
Далее сооружение обваловывается грунтом для восприятия ударно-взрывной нагрузки от мин и снарядов, выполняется одернование.
Таким образом, использование предложенной технологии дает повышение защитных свойств, малозаметность от радиолокационных средств разведки, вместе с этим также снижается материалоемкость и сокращается время сборки сооружения за счет легкого и быстрого технологичного монтажа. Устройство дополнительной гидроизоляции не требуется, герметичность сооружения достигается за счет плотности стыкового соединения с использованием обжатия герметичной прокладки напрягаемой арматурой. Плюсом сооружения является отсутствие закладных деталей.
При данном способе устройства сооружения получаем герметичное сооружение, что является существенным фактором по некоторым позициям. При установке герметичных и защитно-герметичных дверей сооружение переходит из категории ИЗ (индивидуальная защита) в категорию КЗ (коллективная защита), что существенно повышает класс сооружения, который достигается, как правило, только устройством монолитного сооружения. Еще одним достоинством является возможность использования такого типа сооружения при высоком уровне грунтовых вод.
Дополнительная экономия средств достигается за счет уменьшения толщины и веса элементов блоков, не в ущерб несущей способности и жесткости, за счет повышения несущей способности напряженного бетона - снижение трудоемкости и стоимости составляет 15-25%.
Предлагаемое техническое решение конструкции направлено на повышение сохранности личного состава, особенно в современных условиях ведения боевых действий. А также на снижение трудовые затраты при возведении сооружения, повышение удобства монтажа, увеличение несущей способности.
Таким образом, выполнение полевого сборно-разборного фортификационного сооружения в совокупности с признаками формулы изобретения (сущностью изобретения) является новым для фортификационных сооружений и, следовательно, соответствует критерию «новизна».
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования полевых сборно-разборных фортификационных сооружений и их вспомогательного оборудования, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Конструктивная реализация заявляемого технического решения с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».
Литература:
1. Авторское свидетельство SU 1331152 от 20.10.1997 г., МПК Е04Н 9/00 - «Полевое сооружение».
2. Патент на полезную модель RU 43573 от 27.01.2005 г., МПК Е04Н 9/00 «Фортификационное сооружение из композиционных материалов».
3. Патент на изобретение RU 2526076 от 20.08.2014 г., МПК Е04Н 9/04 - «Полевое сборно-разборное фортификационное сооружение» - прототип.
4. Патент на полезную модель RU 144968 от 10.09.2014 г., МПК Н/12 - «Закрытое фортификационное сооружение».
5. Патент на полезную модель RU 169611 от 24.03.2017 г., МПК Е04Н 9/00, Е04В 1/343 - «Трансформируемое полевое защитное сооружение»
6. Патент на полезную модель RU 81224 от 10.03.2009 г., МПК Е04В 1/343 - «Мобильное трансформируемое фортификационное сооружение».
7. Патент на изобретение RU 2148716 от 10.05.2000 г., МПК E21D 11/00, E21D 5/00, E21D 9/14 - «Способ увеличения продольной жесткости подземного сооружения из сборных элементов».
8. Учебник «Войсковые фортификационные сооружения. Часть 1. Устройство и применение войсковых фортификационных сооружений», М., ВИА, 1997 год, - 230 с.
9. Патент на полезную модель RU 185553 от 11.12.2018 г. СПК Е04Н 9/16 - «Войсковое фортификационное сооружение для Арктики».