Naukowcy z dwóch wydziałów naszej uczelni pracują nad projektem mobilnych modułów medycznych z żelbetu. Konstrukcje mają chronić rannych przed ostrzałem na zapleczu frontu, oferując wyższe bezpieczeństwo niż stosowane obecnie rozwiązania.

Projekt „Koncepcja modułowych, żelbetowych punktów medycznych o zwiększonej odporności na oddziaływania balistyczne, ograniczonej wtórnej fragmentacji oraz kontrolowanym środowisku sanitarnym” otrzymał dofinansowanie w wysokości 425 tys. zł w ramach II edycji prowadzonego na naszej uczelni programu „Wsparcie zespołów badawczych”.

W prace nad projektem będą zaangażowani naukowcy Wydziałów Budownictwa Lądowego i Wodnego oraz Medycznego, a całością pokieruje prof. Tomasz Trapko z Katedry Konstrukcji Budowlanych.

Od ochrony budynków do ochrony rannych

Korzenie pomysłu sięgają kilku lat wstecz, gdy badacze z Politechniki Wrocławskiej pracowali nad technologią przegród ściennych chroniących budynki przed impulsami elektromagnetycznymi HPM. Projekt został zakończony, a zgromadzona wówczas wiedza o strukturze i składzie warstwowych ścian stała się fundamentem dla obecnych działań.

– 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 obecnie 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, lecz przewyższają je pod względem nośności i poziomu ochrony.

Wybór żelbetu jako materiału konstrukcyjnego nie jest przypadkowy. Badacze 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, płyty podłogowej oraz 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, w bliskim sąsiedztwie. 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, że nawet podczas ostrzału wewnątrz modułu nie powinny powstawać pęknięcia ani zarysowania, które mogłyby zagrozić precyzyjnym procedurom medycznym lub uszkodzić delikatny sprzęt.

– Konwencje międzynarodowe zakazują celowego atakowania punktów medycznych, dlatego projekt nie przewiduje ochrony przed bezpośrednim trafieniem przez ciężką artylerię. 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, że 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 jest rozplanowany do końca 2027 r. i podzielony na kilka kluczowych faz. Faza przygotowawcza zakłada gromadzenie literatury, zakupy sprzętu, w tym wysokiej wydajności komputera do prowadzenia analiz i symulacji, oraz prace koncepcyjne nad konstrukcją modułu.

Jesienią rozpoczną się badania laboratoryjne, w trakcie których testowana będzie nośność elementów żelbetowych w laboratoriach PWr. Naukowcy chcą sprawdzić różne warianty zbrojenia i struktury przegród przed przejściem do testów niszczących.

– Do symulowania uderzeń i obciążeń balistycznych wykorzystamy zaawansowane oprogramowanie, co pozwoli nam zoptymalizować konstrukcję przed budową prototypu – zapowiada prof. Tomasz Trapko. – Najtrudniejszym etapem, który będzie prowadzony we współpracy z wojskiem, będą badania balistyczne, czyli realny ostrzał zaprojektowanych płyt i modułów w celu weryfikacji ich odporności – dodaje.

Nie tylko na pole walki

Choć priorytetem jest wojskowe zastosowanie żelbetowych konstrukcji, autorzy projektu dostrzegają także duży potencjał tego rozwiązania w czasie pokoju. Tego typu mobilne moduły mogłyby służyć np. jako punkty medyczne podczas klęsk żywiołowych, mobilne gabinety specjalistyczne czy zabezpieczenie medyczne podczas ćwiczeń na poligonach.

Jeśli faza koncepcyjna, finansowana z grantów uczelnianych, zakończy się powodzeniem, naukowcy planują kontynuację badań oraz pozyskanie większych funduszy z grantów zewnętrznych na budowę pełnowymiarowego prototypu, a w przyszłości także na wdrożenie systemu do produkcji.

mic