Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej pracują nad projektem mobilnych modułów medycznych z żelbetu. Konstrukcje mają chronić rannych przed ostrzałem na zapleczu frontu, oferując wyższe bezpieczeństwo niż stosowane w tej chwili rozwiązania.
Projekt zakłada budowę specjalnych konstrukcji przypominających kontenery, ale wykonanych z odpornego żelbetu zamiast cienkiej stali. Ich zadaniem będzie stworzenie bezpiecznej przestrzeni, w której lekarze będą mogli przeprowadzić pierwszą stabilizację rannych jeszcze w pobliżu działań wojennych.
Za przedsięwzięcie odpowiada zespół naukowców z Politechniki Wrocławskiej. W prace zaangażowani zostaną specjaliści z Wydziału Budownictwa Lądowego i Wodnego oraz Wydziału Medycznego. Kierownikiem projektu został prof. Tomasz Trapko z Katedry Konstrukcji Budowlanych.
Pomysł nie powstał od zera. Jego fundamentem są wcześniejsze doświadczenia badaczy z Politechniki Wrocławskiej, którzy pracowali nad technologiami ochrony konstrukcji budowlanych przed impulsami elektromagnetycznymi dużej mocy HPM (High Power Microwave).
Podczas tamtych prac naukowcy analizowali między innymi adekwatności wielowarstwowych przegród oraz sposoby zwiększania odporności konstrukcji na ekstremalne obciążenia. Projekt został zakończony, a zgromadzona wówczas wiedza o strukturze i składzie warstwowych ścian stała się fundamentem dla obecnych działań. Zdobyta wiedza stała się punktem wyjścia do opracowania rozwiązania przeznaczonego dla wojskowej medycyny pola walki.
Analiza zagrożeń związanych z nowoczesnymi konfliktami zbrojnymi skłoniła nasz zespół do poszukiwania rozwiązań dla zabezpieczenia punktów medycznych, które byłyby bardziej uniwersalne i odporne na ostrzał niż stosowane w tej chwili namioty czy kontenery stalowe – mówi prof. Tomasz Trapko.
Schron jak kontener, ale znacznie odporniejszy
Głównym założeniem projektu jest stworzenie prostopadłościennych modułów wykonanych z żelbetu, które swoją formą przypominają standardowe kontenery stalowe, ale przewyższają je pod względem nośności i poziomu ochrony.
Wybór żelbetu jako materiału konstrukcyjnego te efekt wcześniejszych badań. Naukowcy z PWr od lat pracują z tym kompozytem m.in. przy projektowaniu mobilnych stacji transformatorowych czy studni. Choć są to ciężkie konstrukcje, można je z powodzeniem przewozić samochodami ciężarowymi.
Kluczowym wyzwaniem jest tu pogodzenie dwóch cech: wysokiej odporności balistycznej oraz mobilności. Moduł musi być na tyle lekki, by mógł być przewożony transportem samochodowym, a jednocześnie na tyle wytrzymały, by zapewnić bezpieczeństwo osobom wewnątrz. Konstrukcja zakłada wykorzystanie żelbetowych ścian, oraz płyt: podłogowej i dachowej, zoptymalizowanych pod kątem zbrojenia i grubości – wyjaśnia naukowiec.
Warstwa betonu, która robi różnicę
Projektowane moduły żelbetowe mają oferować ochronę przed odłamkami, bronią małokalibrową, uderzeniami dronów oraz falą uderzeniową wybuchów, np. granatów. Badacze z PWr chcą uzyskać taki efekt przy stosunkowo cienkich ścianach, odpowiednio zbrojonych i wykonanych ze specjalnego betonu.
Ważnym elementem pomysłu jest także tzw. kontrolowane środowisko sanitarne. Oznacza to, iż choćby podczas ostrzału wewnątrz modułu nie powinny powstawać pęknięcia ani zarysowania, które mogłyby zagrozić precyzyjnym procedurom medycznym lub uszkodzić delikatny sprzęt.
Skupiamy się na zapewnieniu bezpiecznego czasu i przestrzeni do wykonania pierwszej stabilizacji rannych na tzw. bezpośrednim zapleczu frontowym, co pozwala na ich dalszy transport z dala od prowadzonych działań wojskowych – dodaje prof. Tomasz Trapko.
Wspólna praca konstruktorów, lekarzy i ratowników
Projekt jest realizowany przez naukowców z dwóch wydziałów PWr. Specjaliści z Wydziału Budownictwa Lądowego i Wodnego odpowiadają za stronę konstrukcyjną, dobór mieszanki betonowej, zaprojektowanie innowacyjnego szkieletu zbrojeniowego oraz testy wytrzymałościowe.
Lekarze i ratownicy medyczni z Wydziału Medycznego zajmą się natomiast ergonomią całego pomieszczenia. Określą m.in., jaki sprzęt musi znaleźć się w środku i jak go rozmieścić, by praca z rannym była jak najbardziej efektywna.
Zakładamy, iż powierzchnia użytkowa punktu medycznego będzie wynosić od 50 do 60 m². Aby uzyskać taką przestrzeń, konieczne będzie łączenie dwóch modułów wzdłuż ich krawędzi podłużnych lub poprzecznych. Wewnątrz nie przewiduje się okien, a jedynymi otworami będą drzwi wejściowe, przystosowane do transportu pacjentów na noszach – tłumaczy prof. Tomasz Trapko.
Od projektu do realnego ostrzału
Projekt zaplanowano do końca 2027 roku. Pierwszy etap obejmuje przygotowanie dokumentacji, analizę istniejących rozwiązań oraz stworzenie modeli komputerowych konstrukcji.
Naukowcy wykorzystają zaawansowane symulacje, które pozwolą sprawdzić zachowanie modułów podczas różnych scenariuszy obciążeń. Dzięki temu możliwe będzie poprawienie projektu jeszcze przed zbudowaniem prototypu.
Jesienią mają rozpocząć się badania laboratoryjne elementów żelbetowych. Testowane będą różne warianty zbrojenia i konstrukcji ścian.
Do symulowania uderzeń i obciążeń balistycznych wykorzystamy zaawansowane oprogramowanie, co pozwoli nam zoptymalizować konstrukcję przed budową prototypu. Najtrudniejszym etapem, który będzie prowadzony we współpracy z wojskiem, będą badania balistyczne, czyli realny ostrzał zaprojektowanych płyt i modułów w celu weryfikacji ich odporności – zapowiada prof. Tomasz Trapko.
Nie tylko na pole walki
Choć głównym odbiorcą projektu mają być siły zbrojne, naukowcy widzą dla niego także zastosowania cywilne. Mobilne żelbetowe moduły mogłyby być wykorzystywane podczas katastrof naturalnych, dużych akcji ratowniczych czy zabezpieczenia imprez i ćwiczeń.
Mogłyby pełnić funkcję tymczasowych punktów medycznych po trzęsieniach ziemi, powodziach lub innych sytuacjach, w których lokalna infrastruktura została zniszczona.
Jeżeli pierwsza faza badań zakończy się sukcesem, Politechnika Wrocławska chce ubiegać się o kolejne środki na stworzenie pełnowymiarowego prototypu. W przyszłości rozwiązanie mogłoby zostać wdrożone do produkcji i stać się elementem wyposażenia wojskowych systemów medycznych.
