Результат интеллектуальной деятельности: Полевое сборно-разборное модульное фортификационное сооружение

Заявляемое изобретение относится к полевым фортификационным сооружениям, возводимым при инженерном оборудовании оборонительных позиций и районов сосредоточения войск.

Известно «Полевое сооружение» по авторскому свидетельству SU 1331152 от 20.10.1997 г., МПК E04H 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. Вce сооружение с анкерами обваловывается грунтом.

Недостатки конструкции [1] связаны с большими затратами времени па заготовку лесоматериалов, изготовление элементов и деталей остова и их сборку.

Известно «Фортификационное сооружение из композиционных материалов» по патенту па полезную модель RU 43573 от 27.01.2005 г., МПК E04Н 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 па два отсека и оборудовано двухярусными 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 храпения и доставки из-за большой объемности конструкции, а также недостаточные защитные свойства.

Известно «Полевое сборно-разборное фортификационное сооружение» по патенту па полезную модель RU 2526076 от 20.08.2014 г., МПК E04H 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, запятой войсками, и не норажаемости 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 па основе углеродосодержащих компонентов (наноструктур).

Недостатком аналога [4] являются низкие герметизационные свойства конструкции.

Известно «Трансформируемое полевое защитное сооружение» по патенту на изобретение RU 169611 от 24.03.2017 г., МПК E04H 9/00, E04B 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 E04В 1/343 - [6]. Сооружение, состоящее из уложенных друг па друга нижнего, среднего и верхнего блоков, скрепленных между собой стяжными болтами, а для увеличения полезной площади средний и верхний блоки соединяются горцами 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 низкие герметизационные свойства сооружения.

Известно «Войсковое фортификационное сооружение для Арктики» (Патент РФ RU 185 553 от 1 1.12.2018 г. СПК Е04Н 9/16) [9], 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 аналога [9] является невозможность при необходимости выполнить демонтаж сооружения и сборку его в другом месте.

Известно «Сборное железобетонное сооружение УФС-9», [8], состоящее из сборных железобетонных элементов (из отдельных прямоугольных рамных блоков и панельно-балочных элементов фундамента и покрытия средней части сооружения).

Недостатком аналога [8] является наличие большого количества стыковочных швов конструкции.

Известно «Полевое сборно-разборное фортификационное сооружение» (Патент РФ RU 2721552 от 17.12.2019 г. СПК Е04Н 9/16) [7], выбранное в качестве прототипа, состоящее из объемных бетонных блоков, объединенных предварительно напрягаемой композитной арматурой, для которой в объемных бетонных блоках, при их изготовлении па 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.

Недостатком прототипа [7] является ограниченность при необходимости формировать сооружения с большепролетным внутренним объемом, а также незащищенность внутреннего объема при поражении одного отсека.

Недостатки прототипа и аналогов ставят задачу создания, изготавливаемого промышленным способом сборно-разборного модульного сооружения, не требующего больших трудовых затрат при возведении, удобного при монтаже, имеющего возможность формирования сооружения с большепролетным внутренним объемом, имеющего защиту внутреннего объема при поражении одного отсека.

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.

Под основным модулем подразумевается отсек из объемных бетонных блоков сформированный без использования фундаментных плит, плит и арок покрытия.

При этом в соответствии с предлагаемой формулой:

- в качестве полевого сборно-разборного фортификационного сооружения подразумевается полевое сборно-разборное модульное фортификационное сооружение;

- основной и запасной входы-выходы, образованы блоками входной группы, а также заявленное сооружение содержит блоки сопряжения, предназначенные для наращивания габаритов сооружения до требуемых размеров;

- в качестве модулей подразумеваются отсеки сформированные с использованием фундаментных плит, плит и арок покрытия, объединенных с основными модулями из объемных бетонных блоков, при этом объемные бетонные блоки имеют дополнительные каналы и выемки для пропуска предварительно напрягаемой арматуры.

Кроме этого отличается тем, что модули (отсеки) сооружения разделяются защитно-герметическими дверями, обеспечивающими защиту оборудования и людей в сооружении при поражении одного или нескольких модулей (отсеков) и наличием заглушек па неиспользованных проемах блоков входной группы и блоков сопряжения.

Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в том, что создано не только сооружение необходимых размеров, по и предложен технологический процесс, позволяющий возвести такое сооружение, обеспечивая ему возможность формирования требуемых габаритов внутреннего объема. При этом сокращаются трудовые и материальные затраты и обеспечивается защита оборудования и людей в сооружении при поражении одного или нескольких модулей (отсеков). Сроки возведения сооружения при этом минимальны за счет использования элементов высокой заводской готовности.

Технический результат достигается благодаря наличию отличительных признаков, что расширяет область применения сооружения и повышает защищенность вну треннего объема,

Элементы конструкции должны позволить использовать их для создания разных по назначению защитных сооружений (блиндажи, убежища, командные пункты и некоторые другие). Объемные бетонные блоки, арочные плиты покрытия, плоские плиты покрытия и фундаментные плиты выполняются из бетона армированного композитной полимерной арматурой в заводских условиях.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен рядовой блок; фиг. 2 изображен малый торцевой блок; фиг. 3 изображен блок входной группы; фиг. 4 изображен блок сопряжения; фиг. 5 изображен большой торцевой блок; фиг. 6 изображен торцевой блок арочный; фиг. 7 изображена плоская плита покрытия; фиг. 8 изображена арочная плита покрытия; фиг. 9 изображена фундаментная плита; фиг. 10 изображена защитно-герметическая дверь; фиг. 11 изображена заглушка; фиг. 12 изображен основной модуль; фиг. 13 изображен вариант сооружения с входом; фиг. 14 изображен пример сборно-разборного модульного фортификационного сооружения; фиг. 15 изображен вариант сборно-разборного модульного фортификационного сооружения с расстановкой защитно-герметических дверей; фиг.16 изображено герметичное сопряжение блоков сборно-разборного модульного фортификационного сооружения; фиг. 17 изображен основной модуль сооружения с узлом опирания предварительно напрягаемой арматуры; фиг. 18 изображен узел примыкания потерны к основному модулю сооружения; фиг. 19 изображен узел примыкания блока входной группы к блоку сопряжения; фиг. 20 изображен узел примыкания арочной плиты к основному модулю.

При сборке сооружения используются:

- рядовой блок (1) (фиг. 1) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4), на фигурах 1-12 канавки (3) и герметичная прокладка 4 показаны условно и подробнее раскрыты на фигуре 16, горизонтальные и вертикальные каналы для пропуска арматуры (2) расположены не соосно;

- торцевой блок малый (5) (фиг. 2) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4), в отличии от рядового блока имеет торцевую стенку (6) и отверстие (16) для пропуска инженерных систем;

- блок входной группы (7) (фиг. 3) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4), данный тип блока используется для устройства входа-выхода из сооружения и для устройства прохода между модулями;

- блок сопряжения (8) (фиг. 4) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4), особенностью данного типа блока является способность при помощи него наращивать габариты сооружения до требуемых размеров;

- торцевой блок большой (9) (фиг. 5) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2), канавки (3) для герметизирующей прокладки (4), торцевую стенку (6) и отверстие (16) для пропуска инженерных систем;

- торцевой блок арочный (10) (фиг. 6) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2), канавки (3) для герметизирующей прокладки (4), торцевую стенку (6) и отверстие (16) для пропуска инженерных систем;

- плита покрытия (11) (фиг. 7) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) с выемками (22) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4);

- арка покрытия (12) (фиг. 8) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) с выемками (22) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4);

- фундаментная плита (13) (фиг. 9) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4);

- защитно-герметическая дверь (14) классического конструктивного исполнения, выполненная из композитного материала (фиг. 10), для крепления к блокам входной группы (7) имеет каналы для пропуска напрягаемой композитной арматуры (2) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4);

- заглушка (15), выполненная из композитного материала (фиг. 11), для крепления к блокам входной группы (7) и блоками сопряжения (8) имеет каналы для пропуска напрягаемой арматуры (2) и канавки (3) для герметизирующей прокладки (4);

- основной модуль (17) (фиг. 12) состоит из группы сопряженных между собой рядовых блоков (1) и присоединенным к ним торцевым блокам (5);

- объединение основного модуля (17) с блоками входной группы (7) (фиг. 13);

- комплекс сборно-разборного модульного фортификационного сооружения (фиг. 14) состоит из всех типов блоков, рассмотренных ранее - блоки входной группы (7), сопряженные с основными модулями (17) объединенные блоками сопряжения (8) которые позволяют нарастить габариты до требуемых размеров основными модулями (17), при этом промежуток между основными модулями используется для формирования модулей, путем установки фундаментных плит, плит покрытия и арок покрытия;

- комплекс сборно-разборного модульного фортификационного сооружения (фиг. 15) состоящий из основных модулей (17) и модулей формирует защиту при поражении одного или нескольких модулей путем установки защитно-герметических дверей (14);

- блоки в местах стыковки (фиг. 16) оборудуются канавками (3), с одной из сторон блока в канавке (3) устанавливается герметизирующая прокладка (4), в каналы (2) пропускается напрягаемая композитная арматура (10);

- узел опирания предварительно напрягаемой арматуры (фиг. 17) в основном модуле сооружения (17) состоит из предварительно-напряженной арматуры (10) в канале (2) рядовых блоков (1) и торцевых блоков (5), гайка (19) передает усилие па бетон через шайбу (18), при этом шайба (18) и гайка (19) располагаются в выемке (22), заполняемой герметиком (21);

- узел примыкания потерны к основному модулю сооружения (фиг. 18) состоит из предварительно-напряженной арматуры (20) в канале (2) блоков входной группы (7) и торцевого блока (5), гайка (19) передаст усилие па бетон через шайбу (18), при этом шайба и гайка располагаются в выемке (22), заполняемой герметиком (21), блоки в местах стыковки оборудованы канавками (3) с установленной герметизирующей прокладкой (4);

- узел примыкания блоков входной группы (7) к блоку сопряжения (8) (фиг. 19) состоит из предварительно-напряженной арматуры (20) в каналах (2) блоков входной группы (7) и блока сопряжения (8), гайка (19) передает усилие на бетон через шайбу (18), при этом шайба и гайка располагаются в выемке (22), заполняемой герметиком (21), блоки в местах стыковки оборудованы канавками (3) с установленной герметизирующей прокладкой (4).

Порядок возведения сооружения.

Па первом этапе выбирается место посадки сооружения и разрабатывается котлован.

Далее па втором этапе в котловане из рядовых (1) и торцевых (5) блоков формируется основной модуль требуемой длины, в зависимости от требуемых габаритов, используется необходимое количество рядовых (1) и торцевых блоков (5). При необходимости форму сооружения можно изменять, добавляя дополнительные основные модули при помощи блока сопряжения (8). При этом при формировании модулей в промежутках между отсеками первоначально монтируются фундаментные плиты (13). После монтажа основных модулей устанавливаются торцевой блок большой (9), торцевой блок арочный (10), плиты (11) и арки покрытия (12).

При изготовлении в конструкции рядовых (1), торцевых блоков (5), фундаментных плит (13), а также блоков входной группы (7), блоков сопряжения (8), торцевых блоков больших (9), торцевых блоков арочных (10), плит покрытия (11), арок покрытия (12) защитно-герметических дверей и заглушек формируются каналы для пропуска предварительно напрягаемой арматуры (2) с канавками (3). Для армирования блоков используется композитная арматура (20), 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 (20) не подвержена коррозии.

В каналы (2) заводится композитная арматура (20) и накручивается гайка (19) с шайбой (18). Способ натяжения - "натяжение арматуры па бетон". Контроль натяжения осуществляется динамометрическим ключом до создания проектного напряжения в арматуре.

При этом каналы (2) с арматурой (20) 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 (20), в каналах блока (2), сжимается и обеспечивает герметичность стыка. Прокладки устанавливаются на все типы блоков и плит, что обеспечивает герметичность сооружения в целом.

Для входа-выхода и сообщения между модулями собирается потерна (23) из блоков входной группы (7), формирующих горизонтальные и наклонные участки входа и блоков сопряжения (8).

Горизонтальные участки потерны (23) объединяются в единую конструкцию и сопрягаются с основным модулем сооружения (17), торцевым блоком большим (9), торцевым блоком арочным (10), по нижним каналам (2), при этом между потерной (23) и модулями устанавливаются защитно-герметические двери (14). Наклонный участок образуется путем сдвига вверх одного блока (7) па величину шага капала (2) для пропуска арматуры (20), 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 в торцевом блоке (5), торцевом большом блоке (9), торцевом арочном блоке (10); системы вентиляции технологического оборудования; системы электроснабжения. Расставляется мебель.

Далее сооружение обваловывается грунтом для защиты от ударно-взрывной нагрузки от мин и снарядов, выполняется одернование для маскировки.

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 герметизирующей прокладки напрягаемой арматурой. Плюсом сооружения является возможность устройства различных по размерам сооружений с большими объемами, имеющими защиту в случае поражения одного или нескольких модулей.

При данном способе устройства сооружения получаем герметичное сооружение, что является существенным фактором по некоторым позициям. При установке защитно-герметичных дверей сооружение получает 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%. Также при формировании модулей опирание покрытия выполняется па основные модули, т.е. не требуется дополнительных элементов степ.

Предлагаемое техническое решение конструкции направлено на повышение сохранности личного состава, особенно в современных условиях ведения боевых действий, на снижение трудовых затрат при возведении сооружения, повышение удобства монтажа, увеличение несущей способности.

Таким образом, выполнение полевого сборно-разборного модульного 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 па 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 11/12 - «Закрытое фортификационное сооружение».

5. Патент на полезную модель RU 16961 1 от 24.03.2017 г., МПК Е04Н 9/00, Е04В 1/343 - «Трансформируемое полевое защитное сооружение».

6. Патент па полезную модель RU 81224 от 10.03.2009 г., МПК Е04В 1/343 - «Мобильное трансформируемое фортификационное сооружение».

7. Патент на изобретение RU 2721552 от 17.12.2019 г., СПК Е04Н 9/16) - «Полевое сборно-разборное фортификационное сооружение» - прототип.

8. Учебник «Войсковые фортификационные сооружения. Часть 1. Устройство и применение войсковых фортификационных сооружений», М., ВИЛ, 1997 год, - 230 с.

9. Патент па полезную модель RU 185 553 от 11.12.2018 г. СПК Е04Н 9/16 - «Войсковое фортификационное сооружение для Арктики».