Проект размещения войск в условиях Крайнего Севера

Волос Илья Николаевич адъюнкт, инженер, кафедра Архитектуры и естественных наук, Военный институт (инженерно-технический) Военной академии материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В. Хрулева 191123, Россия, Ленинградская область, г. Санкт-Петербург, ул. Захарьевская, 22, каб. 213 Volos Il'ya Nikolaevich Adjunct, the department of Architecture and Natural Sciences, General of the Army A. V. Khrulev Military Academy for Logistics; Engineer, military unit No. 95501 191123, Russia, Saint Petersburg, Zakharyevskaya Street 22, office #213 iluxa-wallase@yandex.ru

Терещенко Роман Валерьевич аспирант, инженер, кафедра Кафедра строительных технологий и автомобильных дорог, Поволжский государственный технологический университет 143010, Россия, республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола,, ул. Панфилова, 17, каб. 103 Tereshchenko Roman Valer'evich Post-graduate student, the department of Constructional Engineering and Roadway Network, Volga State University of Technology 143010, Russia, the Mari El Republic, Yoshkar-Ola, Panfilova Street 17, office #103 trv92@yandex.ru

Актуальность заявленной проблемы обуславливается тем, что сегодня ведущие мировые державы проявляют заметную активность к освоению арктических пространств. Обеспечение стратегических интересов Российской Федерации в установлении границ континентального шельфа в Северном Ледовитом океане - одна из задач национальной безопасности Российской Федерации в Арктике ^{[1],[2],[3],[4],[15]}. В свете данных событий, мировой экономической и политической ситуации встает важный вопрос о наличии и боеспособности Вооруженных Сил Российской Федерации на данной территории, а также развитии промышленной и научно-исследовательской деятельности. Стоит отметить, что данная местность является необычайно сложным для строительства районом. При решении задач в данных условиях основными проблемами являются низкие температуры, снеговые заносы, труднопроходимость местности, сложность доставки материалов, сжатые сроки строительства, сложность в эксплуатации, сложность устройства инженерных сетей. Также является немало важным обеспечение высокого морально-психологического состояния военнослужащих за счет комфортных условий несения службы.

Целью научной работы является экономически целесообразное проектное предложение формы размещения личного состава подразделений вооруженных сил Российской Федерации на примере зенитно-ракетного дивизиона, а также гражданского персонала в суровых условиях Крайнего Севера с возможностью перепрофилирования архитектурных решений для нужд научной и промышленной отраслей.

Задачи

1) Разработать архитектурно-планировочные решения сооружений для условий Крайнего Севера

2) Разработать эскизный проект генерального плана военного городка для условий Крайнего Севера

3) Разработать архитектурно-конструктивных решений мобильных комплексов в соответствии с требованиями к стадии проект.

Данная тема была разработана на вариантной основе.

Первый вариант опирается на отечественный опыт ^{[20],[21],[22],[23]} и на проекты 1970-х годов, разработанные с участием кафедры «Военной архитектуры», для оперативного размещения личного состава малых подразделений (радиотехнические посты ВВС, ВМФ, погранзастав). В ходе исследования данной проблемы нашим коллективом разработан «Эскизный проект военного городка из ЦУБов и цилиндрических зданий», рассчитанный для размещения личного состава на 50, 100, 200, 300, 500 человек. Военный городок разработан с применением полносборных сооружений из Цилиндрических унифицированных блоков (ЦУБов) (рис. 2.) полной заводской готовности и цилиндрических зданий.

Рис. 1 Эскизный проект военного городка с использованием цилиндрических зданий и блоков

Рис. 2 Цилиндрический унифицированный блок (ЦУБ)

Второй вариант - эскизный проект размещения зенитно-ракетного дивизиона бригады нового облика (рис. 3.). Проект представляет собой 12 комфортабельных модульных блоков заводской готовности (рис. 4.), обладающих обширной инфраструктурой. Военный городок разделен на казарменную, хозяйственную, складскую и техническую зоны. Новаторским стали предложенные модульные блоки октагоновой формы.

Рис. 3 Эскизный проект размещения зенитно-ракетного дивизиона бригады нового облика

Рис. 4 Блок октогоновой формы

Жилые блоки, возможно, реализовать в двух вариантах планировочных решений на 24 (рис. 5.) и 48 (рис. 6.) человек. В блоке на 24 человека личный состав размещается в уютных комнатах по 4 человека. Каждая комната укомплектована одноярусными кроватями, шкафом для личных вещей, личными тумбочками, мультимедийным центром, столом для занятий, а также душевой кабиной, санузлом и умывальником. В блоке имеется комната бытового обслуживания, комната для хранения оружия, кладовая личных вещей, раздевалка для верхней одежды. Жилой блок на 48 человек принципиально отличается от блока на 24 человека размещением кроватей личного состава в два яруса и вынесением душевых кабин, санитарно-технических узлов, умывальников в общие помещения для всего личного состава блока.

Рис. 5 Жилой блок на 24 человека

Рис. 6 Жилой блок на 48 человек

Так же в состав жилищно-бытового комплекса входит медицинский пункт.

Помимо помещений для отдыха запроектированы столовая на 100 посадочных мест. Организация питания военнослужащих осуществляется штатными воинскими столовыми и предприятиями общественного питания военторга в соответствии с требованиями действующего Положения о продовольственном обеспечении в Вооруженных Силах РФ.

С точки зрения эргономики объемно-планировочные решения, принятые в блоках, объединяют в себе максимальный комфорт и функциональность. Мобильность блока обеспечивается специальными лыжами и гусеничными трапами.

Несущая конструкция блоков - металлический каркас. В данном случае объектом расчета является блок октагоновой формы, представляющий собой сложную составную конструкцию (рис. 7) с габаритами: длина – 18 м, ширина – 14 м, высота – 9 м.

Рис. 7 Визуализация расчетной схемы металлического каркаса блока.

Расчет несущих конструкций производится с помощью расчетно вычислительного комплекса SCAD office 11.5.

Основными этапами компьютерного анализа является:

· создание модели (импортирование);

· выбор программного обеспечения для реализации расчета;

· проверка модели;

· расчет модели;

· верификация расчетов.

Гипотезы, принятые при моделировании пространственной расчетной схеме (рис. 7):

· несущие элементы пространственного каркаса приняты стержневыми элементами;

· ограждающие конструкции приняты пластинчатыми элементами;

· моделирование сопряжений несущих элементов каркаса осуществляется при помощи твердых тел;

· для обеспечения совместной работы каркаса используется прием объединения перемещений;

· статический расчет ведется в линейной постановке;

· связи по каркасу выполнены в виде шарнирно-стержневых металлических конструкций.

Ограждающая конструкция - составные панели из внешнего покрытия композитным материалом, утеплителя, пароизоляционного материала, отделочной основы. Инженерные сети монтируются в подпольное и надпотолочное пространство. По расчету толщина эффективного утеплителя 180 мм, но так как стандартная толщина утеплителя, производимого заводом изготовителем 200 мм, то мы принимаем толщину равную 200 мм. (рис. 8).

Рис. 8 Теплотехнический расчет

Форма данного комплекса обладает высокими аэродинамическими качествами, что решает проблему снегозаносов, а также уменьшенным сечением каркаса в отдельных частях в зависимости от уменьшения ветровой нагрузки на них, что является немало важным. Использование современных материалов обеспечивает высокий показатель энерго-эффективности. При использовании данного решения по размещению личного состава в условиях Крайнего Севера преимуществами так же являются следующие качества: мобильность всех комплектующих элементов, возможность наращивания унифицированных блоков, высокие эксплуатационные качества комплекса, возможность обеспечения повседневной деятельности военнослужащих без необходимости выхода во внешнюю среду.

Все вопросы жизнеобеспечения отвечают требованиям нормативной литературы и приняты исходя из сравнительных расчетов ^{[5],[6],[7],[8],[9],[10],[11],[12],[13],[14],[15],[17],[19]} .

Система электроснабжения. На максимальную заданную мощность потребителей 1,2 МВт для северной строительно-климатической зоны согласно ВСП 43-02-05/МО РФ следует выбрать 2 рабочих электростанции (номинальная мощность 800 кВт) и 2 резервных. Итого 4×800 кВт.

Согласно ВСП 43-02-05/МО РФ все постоянно действующие (базовые) электростанции должны быть оборудованы системами комплексной утилизации теплоты. Особенность этого вопроса с точки зрения эксплуатации в условиях Арктики требует более глубокой технико-экономической проработки.

В зависимости от принятой топливной инфраструктуры электростанции могут быть как газо-поршневыми, так и дизельными. В настоящее время на рынке представлено более десятка предложений данного мощностного ряда. Например, дизельная электростанция фирмы MTU с дизельным двигателем DDC 20V4000G12F и генератором Leroy Somer LSA контейнерного исполнения.

В соответствии с заданием на размещение военного городка на 250 чел. в районе Крайнего Севера Новосибирские острова (о. Котельный) произведен расчет водопотребления, см. таблицу 1.

На основании полученных данных и с учетом месторасположения городка разработано три варианта водоснабжения:

вариант 1 - водоснабжение из поверхностного источника (море, океан) с сооружением водозабора, насосной станции I-подъема, установки обессоливания, насосной станции II-подъема;

вариант 2 - водоснабжение из подземного источника (скважины), установки обессоливания, насосной станции II-подъема;

вариант 3 - использование снегоплавильных установок, насосной станции I-подъема, установки фильтрования и обеззараживания, насосной станции II-подъема.

Технико-экономические показатели разработанных вариантов водоснабжения представлены в таблице 2. Выполнена оценка экономической эффективности представленных вариантов по чистому дисконтированному расходу (ЧДР) за жизненный цикл в период 10 лет при ставке дисконтирования 15%.

Таблица 1. Расчет водопотребления

Таблица 2. Технико-экономические показатели разработанных вариантов водоснабжения

В качестве окончательного решения принимаем вариант 2 - водоснабжение из подземного источника (скважины), так как данное решение является более целесообразным.

В качестве установки для очистки сточных вод применяем «Евробион» — это одна из самых эффективных систем аэробной биодинамики на сегодняшний день.

В связи с проведенным анализом для нормальной эксплуатации и функционирования блока в условиях Крайнего Севера применяем моноблочную вентиляционную установку. Данная система оборудуется за потолочное пространство блока.

Вывод

Благодаря информационному моделированию зданий получен проект новизной и уникальностью, которого является принятые решения динамической архитектуры, позволяющие создать современный мобильный жилищно-бытовой комплекс из блоков октагоновой формы, по своим характеристикам и экономической целесообразности опережающий имеющиеся аналоги в России.