Спосіб протитанкового захисту території

Реферат: Спосіб протитанкового захисту території включає заповненння протитанкового рову дисперсним тілом - замаскованою кольором високократною вуглекислотно-силікатною крихкою твердіючою піною, з якої при механічному руйнуванні виділяється вуглекислий газ, що накопичується у траншеї та локальному приземному шарі атмосфери. У середовищі вуглекислого газу унеможливлюється робота моторних двигунів бронетехніки, погіршуються функціональні властивості оптичних приладів, наступає задуха живої сили супротивника. UA 99848 U (12) UA 99848 U UA 99848 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до військово-інженерних споруд, спрямованих на запобігання порушень Державного кордону, лінії оборони в зоні військових дій, засобами військової техніки та живою силою супротивника, зокрема до танкових пасток. Найбільш поширеним типом невибухових протитанкових загород є рови, які добре зарекомендували себе ще з часів Великої вітчизняної війни 1941-1945 pp. Згідно з нормативними вимогами Радянської армії [1-5] конструкція протитанкового рову має трапецієвидну форму глибиною не менше 2 м, шириною не менше 5 м. Стінка, спрямована в бік противника повинна мати скіс 45-60 градусів, а протилежна - 60-65 градусів. Більш круті стінки робити недоцільно, оскільки земля з крутих відкосів буде осипатися, полегшуючи супротивнику роботи щодо подолання рову. Висота бруствера повинна бути не вище 0,5 м і краї брустверів, спрямовані в поле, повинні бути пологими шириною близько 7 м. Такі бруствери певною мірою маскують рів при спостереженні місцевості з рівня приладів спостереження механіка-водія. Краї брустверів з боку рову повинні бути крутими, причому напільний бруствер повинен бути віддалений від краю рову не менш ніж на 1,5 м та не більше ніж на 2 м. Ці 1,5-2 м наче б то розширюють рів: при спробі перескочити рів, відрив гусениць танку відбуватиметься не від краю рову, а з відстані 1,5-2 м. Берма протилежного бруствера робиться шириною близько 40-50 см для запобігання осипанню ґрунту в рів (фіг. 1). Профілі ровів можуть бути різними залежно від рельєфу місцевості, фізико-механічних властивостей ґрунту. Широко використовуються рови без брустверів, рови з бруствером, рови зі зворотним бруствером, трикутні рови, ескарпи, контрескарпи, пастки, воронки тощо [6]. Для районів вічної мерзлоти розроблено спосіб облаштування протитанкових ровів з льодовими валами за рахунок перехоплення та спрямування підземних вод на поверхню [Патент РФ 2212622]. Розроблено спосіб комплексного облаштування протитанкового рову у сполученні з вибуховими пристроями [Патент DE 3621916 А1]. Проте за будь-яких умов профіль рову (форма, глибина, ширина) повинен враховувати характеристики танків, проти яких створюється така загорода. Ширина рову по низу розраховується таким чином, щоб танк, який попав у такий рів, не мав змоги розвернутися та піднятися по відкосу назад. Глибина у сполученні з шириною рову повинні забезпечувати неможливість використання озброєння танка. В умовах сучасної війни рів не можна вважати ефективною протитанковою перепоною. У танковому полку Російської армії для подолання подібних перепон є три мостоукладачі типу МТУ, МТУ-20, МТ-55, МТУ-72 і чотири прогони механізованого мосту ТММ. Окрім того, у кожному танковому батальйоні три танки мають навісні танкові бульдозери БТУ. У саперній роті є шляхопрокладач БАТ-М або БАТ-2 [9]. Організація мостового переходу потребує 15-30 хвилин, вибухового проходу - менше години. Для посилення ефективності перешкоди протитанкові рови можна заповнювати рідинами, що мають нейтральні (вода) або агресивні (луги, кислоти, отрутохімікати) властивості. Заповнені водою рови використовуються для захисту від ворожої агресії з древніх часів. Використання агресивних середовищ несе екологонебезпечні наслідки для навколишнього природного середовища. Ґрунти південно-східних (степових) регіонів України представлені переважно малопотужними (50-60 см) чорноземами, сформованими на лесовидних суглинках. У південній частині ґрунтотворні лесовидні породи бувають засоленими, внаслідок чого утворюються чорноземи з неводостійкою і здатною до руйнування структурою. Тобто підстилаючі породи не є водотривкими, що вимагає додаткового облаштування відкосів та днища рову водотривкими високоміцними матеріалами, які б витримували локальні ударні 2 навантаження понад 20 т/м . Протитанковий рів глибиною 3-3,5 м, який планувалося заповнити нафтою та підпалити у разі наступу, було вирито практично вздовж всього кордону Кувейта з Саудівською Аравією. Бронетехніка принципово не може подолати таку перешкоду, доки нафта горить: двигуни глохнуть унаслідок недостатності кисню та високої температури [10]. Проте такий спосіб наносить невиправної шкоди навколишньому природному середовищу, пов'язаної зі забрудненням нафтопродуктами та продуктами їх неповного згорання, а також вимагає значних витрат. Конструктивні особливості протитанкового рову "Вовча яма" розраховано, виходячи з тактико-технічних характеристик основного бойового танка Російської армії Т-90 "Владимир" (табл. 1) [11]. 1 UA 99848 U Таблиця 1 Загальні дані щодо танку Т-90 "Владимир" [11] Найменування характеристик Бойова маса Екіпаж Довжина з гарматою уперед Довжина корпусу Ширина загальна Ширина за гусеницями Высота за дахом башти Заброньований об'єм танка Заброньований об'єм корпусу 5 10 15 20 25 30 35 Од. виміру т люд. мм мм мм мм мм 3 м 3 м Величина 46,5 3 9530 6860 3780 3370 2230 11,04 9,19 "Вовча яма" являє собою траншею (розширений протитанковий рів) трапецієвидної форми, заповнену високократною вуглекислотно-силікатною крихкою твердіючою піною. При заповненні траншеї піна витісняє окиснювач (повітря), створюючи вуглекислотну атмосферу, замкнену в крихко-твердих бульбашках піни. При руйнуванні крихких бульбашок унаслідок зовнішнього впливу сторонніх предметів вагою понад 10 кг, зокрема, бронетехніки, прокладання мостового переходу або вибухового проходу, виділяється вуглекислий газ (двоокис вуглецю щільністю 3 1,97 кг/м за нормальних умов), у 1,61 разу важчий за повітря (щільність повітря при 3 нормальних умовах 1,225 кг/м ), який накопичується всередині траншеї та в локальному приземному шарі атмосфери. В умовах вуглекислотної атмосфери при недостатності кисню двигуни глохнуть, відбувається помутніння оптичних приладів. Протягом 9-10 хвилин наступає задуха особового складу. Гранично допустима концентрація вуглекислого газу в повітрі становить 0,1 % (його середня концентрація в атмосфері Землі становить 0,0395 %). При зростанні концентрації вуглекислого газу у повітрі, яке вдихається, до 2 %, він здійснює токсичну дію, 3-4 % - сильну токсичну дію, концентрація 7-8 % - є летальною [12, 13]. Конструктивні особливості. "Вовча яма" являє собою траншею трапецієвидного перерізу розмірами 5-6 м по верху, 4 м по днищу та не менше 3 м по висоті (поз. 1, фіг. 2). Фронтальний борт, спрямований у бік противника, має скіс 45-60 градусів, а протилежний (тиловий) - 60-65 градусів. Ці величини розраховано для умов вартість/ефективність (непрохідність для живої сили та наземної техніки). Перед вийманням землі, перпендикулярно осі траншеї, на її тильному борті прокладаються залізобетонні, тюбінгові або стальні труби діаметром 2 м та довжиною 8 м (поз. 3, фіг. 2) на відстані 80-100 метрів одна від одної. Труби прокладаються з підніманням з боку траншеї на 810 градусів відносно поверхні землі. Ґрунт з траншеї викладається поверх труб. Ураховуючи коефіцієнт розпушування ґрунту 1,5, висота насипу над трубами становитиме до 4 м. Облаштовані таким чином труби можуть бути використані для організації довготривалих вогневих точок, спостережних пунктів, а також для поновлення зруйнованого наповнення рову крихко-твердою вуглекислотною піною в умовах бойових дій. Насипний ґрунтовий вал (поз. 2, фіг. 2) слугує захистом особового складу, а циліндрична оболонка труб надає максимальної міцності спорудженим вогневим точкам, спостережним пунктам тощо. Заповнення рову піною здійснюється таким чином, щоб утворився горб висотою 1,5 м від земної поверхні. Його руйнування при укладенні мостопереходу забезпечить виділення вуглекислого газу, який перешкоджатиме роботі моторизованих технічних засобів та знижуватиме боєздатність живої сили супротивника. У місцях, найбільш сприятливих для облаштування мостопереходу, висота пінового горба може бути збільшена. 2 UA 99848 U Таблиця 2. Технічні параметри засобу протитанкового захисту території "Вовча яма" Глибина траншеї, м Ширина траншеї по днищу, м Ширина траншеї по поверхні землі, м Нахил фронтального борту траншеї, град. Нахил тилового борту траншеї, град. Довжина труби, м Діаметр труби, м Кут нахилу труби, град. Відстань між трубами по довжині рову, м Висота тилового насипу, м Висота тіла наповнення траншеї над рівнем земної поверхні, м Кратність піни 5 10 15 20 25 30 35 40 3 4,0±0,5 5,5±0,5 45-60 60-65 8,0±0,5 2,0±0,2 8-10 80-100 5,5±0,5 1,5-2,0 750±50 Траншея з високими і крутими бортами сама по собі є нестійкою та недовговічною. Тілом наповнення рову є вуглекислотно-силікатна крихко-тверда високократна піна, яка просякає ґрунтові стінки і днище траншеї на глибину до 15 см (залежно від фізико-механічних властивостей ґрунту та підстилаючих порід), чим забезпечується стабілізація (силікатизація) бортів. Піна є дисперсним матеріалом, де дисперсійним середовищем виступає рідке скло (силікатний клей), що являє собою 30-50 % водний лужний розчин полісилікатів натрію (Na2O(SiO2)n), калію (K2O(SiO2)n) або літію (Li2O(SiO2)n). Головним складовим елементом рідкого скла є силікати - речовини, у склад яких входить SiO2. Витрати силікатного клею становлять 3 близько 20 дм на 1 погонний метр траншеї. Дисперсною фазою та отверджувачем є неочищений вуглекислий газ СО2, який може бути отримано при спалюванні будь-яких органічних речовин на повітрі. Борти траншеї стабілізуються силікатним середовищем, міцність якого регулюється кратністю піни. Кратність піни повинна бути достатньою для утримання бортів та недостатньою для проходження живої сили і техніки супротивника. Експериментально встановлено, що кратність піни повинна бути в межах 750±50, а міцність на стиснення - не перевищувати 0,1 МПа (крихка піна). Чинниками утримання вуглекислого газу є його висока густина (в 1,6 разів більша за густину повітря) та непроникність затверділої плівки бульбашок піни. У силікатної піни протягом твердіння не виявлено явище синерезису (опливання піни та утворення рідини на дні траншеї). Вона характеризується достатніми теплоізоляційними властивостями, що запобігатиме промерзанню ґрунту. Термін твердіння піни становить до 12 годин за будь-яких метеорологічних умов. Термін її існування (за умови відсутності механічних пошкоджень) залежно від кратності становить 1,7-2 роки. Відомі способи отримання силікатної піни для виготовлення теплоізоляційних матеріалів, що складаються з підготування вихідної композиції матеріалу шляхом перемішування компонентів, спінювання композиції, її розливу та її затвердіння у формі без зовнішнього впливу [Патент US 3850650] або під впливом нагрівання, електромагнітного випромінювання, кавітації [Патент WO 2012121619 А1]. Кратність піни для виготовлення теплоізоляційних матеріалів становить 10-30, 3 що забезпечує щільність теплоізоляційного матеріалу 100-250 кг/м . Способів виготовлення високократної вуглекислотно-силікатної крихкої твердіючої піни не описано. Рідке скло твердіє під дією вуглекислого газу, утворюючи аморфний кремнезем, що дозволяє зменшити додавання отверджувача. Як каталізатор можна використовувати 12-15 % водний розчин гексафторсилікату натрію (Na2SiF6), який прискорює твердіння. Для виготовлення піни в натурних умовах можуть бути використані піногенератори типу ПГПЕ 3 -1 (пожежний генератор піни ежекторний) потужністю 800 дм -с та кратністю піни до 800. Неочищений вуглекислий газ можна отримувати шляхом зріджування викидів теплових електростанцій, котелень, сміттєспалювальних заводів, а також спалювання органічного сміття на місці. Для маскування протитанкового рову при виготовленні піни додають барвники (зелений, жовто-коричневий, білий) залежно від пори року. Порівняно з агресивними та токсичними середовищами, які використовуються для наповнення протитанкових ровів, вуглекислий газ, що виділяється при руйнуванні піни, є найбільш екологічним (табл. 3). 3 UA 99848 U Таблиця 3 Порівняння екологічних властивостей різних наповнювачів рову Тип наповнювача Екологічні наслідки Підтоплення фундаментів будівель і споруд, заболочування Вода місцевості Агресивні середовища Забруднення підземних водоносних горизонтів, погіршення якості (кислоти, луги) води, знищення рослинного покриву Забруднення поверхневих шарів ґрунту, сільськогосподарської Отрутохімікати продукції, підземних вод, погіршення якості питної води Забруднення ґрунтів та підземних вод, погіршення якості питної Нафта та нафтопродукти води, деградація рослинного покриву Високократна Виділяється вуглекислий газ, який відноситься до парникових газів, вуглекислотно-силікатна та використовується рослинами в процесі фотосинтезу. Аморфоні крихка твердіюча піна силікати є екологічно безпечними. 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель є найбільш екологічно сприятливою серед відомих та містить принципово новий підхід, який полягає у поновлюваному заповненні протитанкового рову високократною вуглекислотно-силікатною крихкою твердіючою піною, що забезпечує стабілізацію бортів траншеї; при механічному руйнуванні піни виділяється важчий за повітря вуглекислий газ, який накопичується у приземному шарі атмосфери та перешкоджає роботі двигунів бронетехніки, погіршує функціональні властивості оптичних приладів, наступає задуха живої сили супротивника. Джерела інформації: 1. Варенышев Б.В., Дубинин К.Н., Мудрагей И.П. и др. Военно-инженерная подготовка: учебник. - М.: Воениздат, 1982. - 229 с. 2. Левыкин В.И. Фортификация: прошлое и современность. - М.: Воениздат, 1987. - 159 с. 3. Лысухин И.Ф. Методика инженерно-тактических расчетов. - М.: Воениздат, 1974. - 240 с. 4. Шамшуров В.К. Инженерное обеспечение боя в особых условиях: учеб. пособие для командиров подразделений. - М.: Воениздат, 1985. - 240 с. 5. Колибернов Е.С., Корнев В.И., Сосков А.А. Инженерное обеспечение боя / под ред. Е.С. Колибернова. - М.: Воениздат, 1984. - 287 с. 6. Виртуальная энциклопедия бронетехники [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://pro-tank.ru/tanki-v-bou/posobie-for-tankist/118/420-7-protivotakovie-zagragdenija 7. Способ устройства противотанкового заграждения /Патент РФ 2212622 по кл. F41H11/08,2003. 8. Method for producing an anti-tank ditch / Патент DE 3621916 Al по кл. F42D3/00, F41H11/08, 1986. 9. Юрий Веремеев. Анатомия армии [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://army.armor.kiev.ua/index.htm 10. Воздушно-космическая оборона. Инженерные войска [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://old.vko.ru/article.asp?pr_sign=archive.2005.24.17_02_05 11. Т-90 "Владимир" - основной боевой танк [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://army.lv/ru/t-90/harakteristiki/631/12 12. Carbon Dioxide as a Fire Suppressant: Examining the Risks / U.S. Environmental Protection Agency. [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://www.epa.gov/ozone/snap/fire/co2/co2report.html 13. International Chemical Safety Card 0021 / International Labour Organization. [Електронний ресурс] // Режим доступу: http://www.ilo.org/safework/lang-en/index.htm. 14. Production of silicate foams / Патент US 3850650 по кл. С04В 38/00,1974. 15. Способ изготовления теплоизоляционного материала / Пат. WO 2012121619A1 покл. С04В38/10, С04В40/00, 2011. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб протитанкового захисту території, який відрізняється тим, що протитанковий рів заповнюють дисперсним тілом - замаскованою кольором високократною вуглекислотносилікатною крихкою твердіючою піною, з якої при механічному руйнуванні виділяється 4 UA 99848 U 5 10 вуглекислий газ, що накопичується у траншеї та локальному приземному шарі атмосфери, у середовищі вуглекислого газу унеможливлюється робота моторних двигунів бронетехніки, погіршуються функціональні властивості оптичних приладів, наступає задуха живої сили супротивника. 2. Спосіб протитанкового захисту території за п. 1, який відрізняється тим, що з тильного боку протитанкового рову споруджують земляний насип, всередині якого прокладені циліндричні оболонки для використання як спостережних пунктів, довготривалих вогневих точок та поновлення дисперсного тіла в разі його руйнування. 3. Спосіб протитанкового захисту території за п. 1, який відрізняється тим, що для стабілізації (силікатизації) бортів (ґрунтових стінок) траншеї використовують вуглекислотно-силікатну піну. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5