Строительный материал — воздух

Оснащение современных армий разнообразной сложной боевой техникой — потребовало легких, транспортабельных временных укрытий, которые можно быстро возводить в полевых условиях. Они должны быть многоцелевыми, дешевыми, удобными в эксплуатации. И опять специалисты обратились к синтетическим полимерам. Именно они позволили создать принципиально новые конструкции для войскового полевого строительства. Это так называемые пневматические сооружения — тонкостенные гибкие оболочки, заполняемые воздухом под давлением чуть выше атмосферного. Основой оболочки может быть, например, нейлоновая ткань, пропитанная или покрытая неопреном, хайпалоном, синтетическим каучуком, поливинилхлоридом, полиуретаном. Вес одного квадратного метра такой оболочки — от нескольких сот граммов до полутора килограммов. Она выдерживает температуры от минус 50 до плюс 150 градусов и более, сохраняя при этом свои механические свойства.

Для крупных сооружений ткань изготавливается максимальной толщины, какую допускает ткацкое оборудование. Однако и этого может оказаться недостаточным, и оболочку делают многослойной. Пропитанные и покрытые синтетическим материалом заготовки накладывают друг на друга и склеивают таким образом, чтобы нити материала перекрещивались под острыми углами.

Внутри оболочки вентиляторами и воздуходувками создается небольшое избыточное давление. Его величина составляет несколько тысячных долей атмосферы.

Минимальная величина избыточного давления воздуха, нагнетаемого в пневмоопорные сооружения, около 0,0003 кг/см² и в большинстве случаев не превышает 0,0013 кг/см². В крупных пневмоопорных сооружениях зарубежного строительства давление регулируется автоматизированными системами. Системы воздухоподачи могут иметь и устройства для поддержания необходимого тепловлажностного режима. При сильном ветре и снегопаде давление внутри сооружения повышают. Иногда оболочку делают двойной, с воздушной прослойкой, чтобы улучшить теплоизоляционные свойства.

На пневматическое сооружение действуют вертикальные и горизонтальные силы, стремящиеся сдвинуть, оторвать сооружение от основания и опрокинуть его. Чтобы уравновесить горизонтальные и вертикальные усилия, действующие на сооружение, края оболочки закладывают в отрытую по периметру канаву и засыпают грунтом или прижимают лотками с песком, анкерными кольями. Иногда используют сеть из нейлоновых канатов, усиливающих оболочку. В результате сооружения могут выдерживать даже штормовые порывы ветра.

Утечку воздуха через входы и выходы пневматических сооружений предотвращают, устраивая двери и ворота в виде диафрагм, занавесей и т. п. Крупные сооружения оборудуются специальными тамбурами, служащими воздушными шлюзами. Они имеют двое или несколько дверей или ворот, которые для входа и выхода из сооружения открываются поочередно.

Таковы пневмоопорные сооружения. Они возводятся, как правила, в виде полутел вращения с плавными переходами между участками различной кривизны. В результате элементы конструкций нагружаются более равномерно, без местных перенапряжений, и наиболее рационально используются прочностные свойства тканей, из которых выполнена оболочка. Как правило, пневмоопорные сооружения имеют купольную или полуцилиндрическую форму с торцами в виде сферических сегментов. В печати сообщалось, что наиболее крупное из известных купольных сооружений имеет диаметр 64 метра. Считается, однако, что технически выполнимы сооружения диаметром до 100 метров.

В пневматических сооружениях другого типа несущим элементом служит каркас из накачиваемых воздухом труб, образующих пространственную конструкцию (рис. 1). Трубы изготавливают из резины с повышенными морозостойкими свойствами. В процессе сборки сооружения трубы наполняют воздухом, и они сохраняют свою форму длительное время без дополнительной подкачки. Давление в трубах зависит от конструкции каркаса и составляет несколько атмосфер. Для стен используют такие же гибкие оболочки, что и в сооружениях пневмоопорной конструкции.

^{Рис. 1. Каркас из труб, заполненных воздухом, служит несущим элементом сооружения}

Важным преимуществом пневмокаркасных сооружений по сравнению с пневмоопорными считают то, что они не требуют герметизации и затраты времени на уход за сооружением при эксплуатации минимальны. По своим характеристикам они приближаются к капитальным зданиям.

Существуют и сооружения, собираемые из наполненных воздухом панелей, которые одновременно служат ограждающими и несущими конструкциями (рис. 2). Давление в панелях составляет Десятые доли атмосферного. После первоначального наполнения воздухом давление внутри панелей поддерживается автоматически. Панели изготовляются из таких же воздухонепроницаемых тканей, что и оболочки пневмоопорных сооружений. Стенки пневмопанельных сооружений обладают более высокими теплотехническими характеристиками. Кроме того, они хорошо изолируют от шума. К недостаткам их относят необходимость поддерживать постоянное давление в панелях, а также более высокую стоимость, чем пневмоопорных.

^{Рис. 2. Радиолокатор в защитном пневмопанельном сооружении}

Существуют, наконец, и комбинированные пневматические сооружения. Они, как правило, имеют легкий жесткий каркас, например из металлических труб, на который натягивается оболочка или крепятся пневматические панели.

Вполне понятно, что при эксплуатации пневматических сооружений возможны прорывы и проколы оболочек. Чтобы сооружение не выходило в таком случае из строя, не потеряло устойчивость, его членят на секции. Например, трубы каркасов пневмокаркасных сооружений, панели пневмопанельных сооружений не сообщаются друг с другом. Если повреждена одна труба, то воздух выходит только из нее. В аварийных ситуациях автоматические системы регулирования воздухоподачи увеличивают давление внутри сооружения, компенсируя в той или иной мере утечку через отверстия.

Монтаж пневматических сооружений, подчеркивается в печати, отличается простотой, не требует квалифицированной рабочей силы и сложных механизмов. Их рассчитывают использовать в качестве ангаров для укрытия радиолокационных станций, ракет и другой боевой техники; в подобных сооружениях размещаются штабы, госпитали, склады. В печати сообщалось, что разработаны пневматические сооружения, непосредственно предназначенные и в качестве укрытий для защиты от радиоактивных осадков, боевых отравляющих веществ и биологических возбудителей болезней.

Но строительством область применения пневматических конструкций из воздухонепроницаемых синтетических материалов вовсе не ограничивается. Недавно в небо поднялся самолет с дельтообразным крылом пневматической конструкции. Его создали французские инженеры. В сложенном виде самолет упаковывается в компактный контейнер и перевозится любым видом транспорта.

Военные грузы могут доставляться в назначенное место надувным планером, управляемым по радио. Надувные аварийные трапы, смонтированные под дверными проемами самолетов, позволяют решить проблему высадки из самолета, потерпевшего аварию и приземлившегося вне аэродрома. Для обеспечения плавучести самолета при аварийной посадке на воду созданы пневматические поплавки, смонтированные в шасси самолета.

Весьма эффективным оказалось использование прочных синтетических материалов в пневматических конструкциях, служащих «мягкими» домкратами. Такие домкраты разработаны в английской армии. Они применяются в системе обслуживания полевых аэродромов для подъема самолетов, потерпевших аварию при взлете или посадке. Домкраты — это пневматические маты плоской формы из нейлона, покрытые неопреном.

Стандартные блоки из таких матов способны развивать подъемную силу в несколько десятков тонн и поднимать грузы на высоту до нескольких метров. А чтобы мягкий домкрат подвести под груз, требуется зазор всего в несколько сантиметров.