Balistický panel z FCH má zvýšit bezpečnost kritické infrastruktury ČR

S mobilním řešením na ochranu objektů kritické infrastruktury přišli výzkumníci z Fakulty chemické Vysokého učení technického v Brně (FCH) ve spolupráci s odborníky z firmy Bogges. Postupnými projekty a jejich zlepšováním na základě testování vyvinuli Balistický ochranný panel (BOP), který ve srovnání s alternativou v podobě monolitických betonových stěn, vyniká vyšší odolností proti palným zbraním a jeho instalace je možná lidskou silou, bez použití těžké manipulační techniky. Oproti ocelovému pancéřování je zase výrazně levnější.

Dnes nám více než po zuby ozbrojená armáda hrozí hybridní či polovojenské útoky podobné tomu, který stál za výbuchem muničního skladu ve Vrběticích. Útoky mohou mít charakter sabotáží nebo teroristických útoků často na objekty kritické infrastruktury. Na tento nový typ ohrožení by Česká republika měla mít připravenou rychlou a mobilní odpověď.

„Dosavadní ochrana objektů znamenala většinou instalaci betonových silničních svodidel před vjezdy, případně se u objektu vytvořil trvalý vysokopevnostní železobetonový monolit. Avšak kritická infrastruktura této republiky, jako jsou vodárny, plynárny nebo rozvodny elektrické energie, není účinně chráněna před možným hybridním útokem a následným vniknutím útočníků,“ komentuje aktuální stav František Šoukal z FCH, který se problematikou balistické ochrany zabývá a je součástí týmu expertů, který za inovací ze speciálního betonu stojí.

Nápad vzešel z disertační práce Balisticky odolné betony Ondřeje Koutného, který nyní působí právě ve firmě Bogges. Práce otevřela téma vývoje materiálu na bázi ultra-vysokohodnotného cementového kompozitu s vláknovou výztuží (Ultra High-Performance Fiber-Reinforced Concrete, známý pod zkratkou UHPFRC) se zvýšenou balistickou odolností spolu s otázkou metodiky pro návrh receptury a testování.

Následoval vývoj materiálu pro BOP, který na první pohled připomíná běžný beton, ale obsahuje řadu specifických, i když komerčně dostupných složek. Hlavní pojivo je speciální cement. Součástí pojiva je také mikrosilika, vedlejší produkt při výrobě kovového křemíku na čipy, která má velikost částic pod 1 µm a vyplňuje prostory mezi cementem. Dále směs obsahuje vodu a velice jemné kamenivo. Pro výslednou pevnost materiálu je velmi důležitá kombinace superplastifikátorů, které obecně umožňují dosáhnout co nejnižšího obsahu vody ve směsi při zachování tekutosti. Pro správný výsledek se směs nakonec speciálním způsobem míchá a ukládá.

V další fázi vědci zjišťovali objemovou hmotnost a zpracovatelnost materiálu a dělali statické zkoušky na pevnost v tlaku a ohybu. Po odlití vzorků se testy přesunuly do tří balistických laboratoří (tunelů) firmy Prototypa poblíž FCH, kde se do vzorků střílelo a pak vyhodnocovalo jejich chování. Výsledkem měření například pomocí tenzometru a následných výpočtů bylo zjištění, jaká tloušťka panelu ještě zabrání průstřelu. BOP tloušťky 55 mm je tak schopen odolávat několikanásobnému ostřelování z palných zbraní standardními i průbojnými projektily do ráže 7,62 mm a splňovat tak standard NATO A3. „Neumím si představit podobnou aplikaci běžného betonu, která by měla srovnatelnou odolnost jako Balistický ochranný panel a ještě byla přemístitelná bez mechanizace. Bavíme se o tom, že 5 cm panelu nahradí více než 15 cm běžného betonu třídy C 25/30.“ popisuje hlavní výhody BOP Šoukal.

Vyvrcholením dlouhodobé výzkumné práce je projekt „Prostředky pro zvýšení balistické ochrany vozidel a kritické infrastruktury“, který je aktuálně v závěrečné fázi, kdy se výzkumníkům daří dále posouvat možnosti využití BOP. Výzkumníci z ručně manipulovatelných panelů vyvíjejí celé stěny, které mohou dočasně nebo i trvale chránit například vstupní objekty státních institucí nebo kritická místa infrastrukturních objektů.

Zajímavé možnosti nabízí vrstvení stěn: „Aktuálně jsme vyvinuli systém na třídu odolnosti NATO A4, který chrání před průbojným projektilem ráže 12,7 mm používaným například v kulometech obrněných vozidel.“ popisuje František Šoukal. Výzkumníci toho dosáhli umístěním dvou stěn z BOP za sebou. Projektil navíc z jeho dráhy vychyluje vzduchová mezera mezi stěnami, která se dá pro větší účinnost vyplnit běžným kamenivem.

Do budoucna vědci plánují například závěsný systém z BOP na fasády nebo projekt na protistřepinovou ochranu například před nepřímými zásahy minometnými nebo dělostřeleckými granáty. Málokdo ví, že střepiny z výbuchu těchto zbraní mají až dvojnásobnou dopadovou rychlost oproti projektilům z palných zbraní. Balistické panely tak budou muset při testech odolat ještě výrazně větší destruktivní síle než dosud.

„Naše výhoda je, že BOP umíme udělat s extrémně dobrými parametry i z relativně obyčejného kameniva. Nepotřebujeme vysokopevnostní kamenivo, které je velice drahé, a přesto se dostáváme na vysoké hodnoty pevnosti a balistické odolnosti“ říká Šoukal a naráží tak na důležitou motivaci vědců při vývoji BOP, kterou je optimalizace nákladů při zachování vysoké odolnosti. Protože ani další složky směsi nepochází z laboratorního výzkumu a dají se běžně sehnat na trhu, tak se výzkumníkům podařilo snížit cenu BOP na přijatelnou hladinu cca 25 000 Kč za m³. Kategorie UHPFRC, do které materiál BOP patří, se přitom cenově pohybuje až ke 100 000 Kč za m³. Také ve srovnání s pancéřovou válcovanou ocelí je BOP při stejné plošné hmotnosti a balistické odolnosti asi třikrát levnější.

Výzkumníci z FCH teď chtějí spolu s firmou Bogges začít produkt komerčně nabízet. Vhodnou příležitostí je například Mezinárodní veletrh obranné a bezpečnostní techniky – IDET v Brně. Možnými zájemci o BOP by mohly být složky státu – zejména Armáda ČR, Ministerstvo vnitra a provozovatelé objektů kritické infrastruktury. O systém projevila zájem také česká soukromá společnost zabývající se budováním civilních obranných objektů v rodinných domech, o jejichž výstavbu je nyní velký zájem.

„Je potřeba chránit kritickou infrastrukturu, a proto jsme s touto inovací přišli. I s ohledem na bezpečnostní krizi na Ukrajině by měl stát být připraven dočasně zvýšit ochranu svých důležitých objektů. Pokud stát bude chtít na základě studie tuto mobilní ochranu využít, pak by bylo vhodné vytvořit skladové zásoby, protože v případě krize nebude možné dostatečné množství BOP včas vyrobit.“ uzavírá František Šoukal z Fakulty chemické VUT.

(kub)

Témata

Související články:
Nejtěžší na dálkovém plavání je vydržet sám se sebou, říká Aneta Lokajová
Interaktivní výuka matematiky i chemické pokusy v obývacím pokoji, to jsou projekty od studentů VUT
„Plasty tu budou stále, jen je třeba se k nim jinak chovat,“ říká profesorka Adriána Kovalčík, která se naučila čelit výzvám
Výroba cementu může být levnější i ekologičtější díky receptuře z FCH VUT
Ekologická hnojiva s postupným uvolňováním živin vyvíjí vědci z FCH VUT