生死15公里：俄军天然气管道偷袭的供氧之谜-优快云博客

1、提出问题

最近俄乌之间在库尔斯克方向战斗激烈，俄军通过天然气管道成功插入乌克兰阵地后方，出其不意，让对手惊慌失措。看到这条新闻后，达芬奇很是好奇，通过天然气管道作为运兵通道，真的可行吗？需要解决哪些问题呢？

2、要解决的问题

为了达到运输战斗人员的目的，达芬奇认为应该解决几个主要问题：

1、供氧问题； 2、通讯问题；3、物质运输问题；4、破管问题；5、测距问题

其中最重要的一个问题就是供氧问题，库尔斯克方向天然气管道隶属于乌连戈伊-波马里-乌日霍罗德天然气管道，为高强度钢合金密闭管道，而且相当密闭，能抗压7.5MPa（相当于75个大气压），虽然自2024年底停止使用，但里面仍有大量残留天然气，人在里面通行，没有氧气很快就会中毒窒息。如果解决不了供氧问题，别说通过管道偷袭，能活着出来就万幸了。问题就来了，为了解决此问题需要做哪些工作呢？今天同学们让自己作为指挥官解决规划下这个问题。

3、解决方案

A、自带氧气瓶

谈到密闭空间活动，大家肯定首先想到的便是带氧气瓶供氧，这的确是最方便快捷的方法，从俄罗斯公开的信息可以看到确实有士兵戴着面罩进入。作为指挥官就需规划策划此行动的物质准备，计算下所需的氧气罐容量。从公开信息可以得到，士兵需要潜行两天才到达目的地，在里面待命四天，我们不妨计算下需要的氧气量：

首先查阅一个成年人的呼吸需求：成人静止和活动状态氧气需求量分别为0.3L/min和0.6L/min；

接着查阅：俄罗斯特种作战单兵携带氧气罐容量军用便携式循环式氧气罐（特种部队 / 伞兵用）

类型	压力（bar）	容量（升罐体 / 储氧量）	典型重量	核心场景
军用便携ППО-2020	150-200	2-3L/300-600L	4.8-5.2kg	管道突袭、空降渗透

假设在这6天中3天静止，3天活动，则可以计算所需氧气量及需求，如下表所示：

表 1 密闭管道行动所需氧气量计算

	单位氧气需求量（L/min/人）	人数	时间（day）	分钟（min）	需求量(L)	氧气罐压力（MPa）	氧气罐容量(L)	折合到大气压氧气含量(L)	典型氧气罐重量（kg）	需求数量	总重量(kg)
静止	0.3	1.0	3.0	4320.0	1080	15.0	2.5	370.1	5.0	3	15
活动	0.6	1.0	3.0	4320.0	2592	15.0	2.5	370.1	5.0	8	40
总需求					3672						55

从计算表中可以看出，仅仅计算纯粹氧气消耗量也就5kg左右重量。但是实际使用过程中，不得不考虑容器重量，若仅仅依靠供氧来解决呼吸问题，则每人需要携带至少11罐氧气，包含罐体总重量需求55kg，背负这么重的氧气罐，再加上战斗装备，在管道中别说行军了，连行动都困难，而且携带大量氧气安全风险极高。

有同学可能会说，为了减轻重量，进行增压增容设计，俄罗斯曾经将民用 10 升工业罐（原压力 150 bar）压缩至压力上限 20MPa，强制扩容至 2000L，但此时罐体重量达 12 公斤，至少需求3个罐体，重量36kg，如此大罐体且不说携带困难，俄军透漏需要200-800人，如此多罐体都能把管道给堵塞了，更不用提行军突袭了。

综上，仅仅依靠携带氧气罐供氧是肯定行不通的，必须考虑其他方式供氧。

B、抽吸换气

从俄罗斯第一频道公开资料看，俄军指挥官介绍在规划行动时讲到进行了大容量氧气灌入，进行天然气置换，然后人员再进入。这种方法理论上确实是可行的，天然气管道建成后首次使用前，都会采取充氮的方式进行空气置换，以防止天然气和空气的混合达到天然气的爆炸浓度，带来大的安全风险。从这点看来氧气置换技术和经验确实是可以参考的。

那么氧气置换是如何实施的呢？按照最安全的做法，应该会先将氮气置换空气，然后通过氧气或空气加压将氮气向前推动挤出里面空气，然后再填充氧气或空气。但是这种置换方式在苏贾方向的天然气管道内无法操作，因为库尔斯克苏贾方向的管道由乌克兰方（敌对方）控制，为了防止俄军爬管道对面肯定是封闭住的，无法通过挤压排气将天然气排出。

在俄罗斯第一频道介绍时画面里有类似气囊的装置，这个装置应该就是气囊式封堵器。天然气置换时有种方式为：天然气—封堵器—空气方案，通过在天然气和空气之间加装封堵器来隔绝两者，通过移动封堵器方式来排空气，所以，我们大胆猜测既然出口直接排出不可行，那么俄军应该就是通过分段排气方法实施在中间排出天然气。通过不断在封闭端抽气减压，然后移动，然后继续抽气，带来气囊不断移动，以达到抽气置换空气的目的。这种抽气方式似乎高效解决了此问题。

但是，问题又来了，抽出来的天然气往哪里排呢？随着排气管道长度增长，沿程阻力足以阻止气体的排出；同时后续大批军事人员进入后管道中氧气将会耗尽，无法持续对流交换将氧气吸进同时将CO2排出，人员很快就会因为缺氧和CO2超标中毒。显然，这种纯粹抽气置换方式肯定不可行。

C、开口换气

上述置换方式虽然不可行，但是却有办法可以解决，那就是通过间断开口换气方式解决，必须在气囊移动一段距离后进行开口排气，同时也便于后续空气进入，达到空气流通的效果。这一点也可以从俄罗斯公开的信息可以看到，如下图所示，俄军从内外部不同位置切割天然气管道的情形。

但是开口也不能太多，每一处开口也意味着被地方发现的概率增加。俄方应该会选在离目标距离合适不易发现的地方开口，接着继续抽气继续移动排气，直至下一个合适的开口处。

貌似上述方式方法可以解决通气目的，可以方便地实现天然气管道中换气，但是仍然有一个问题，即气囊式封堵器由于密封盘与管道内壁会发生摩擦，难免导致前后串气，除气不彻底，这也可以通过俄方采访视频也讲到了部分人员在内部中毒及切割管道时发生爆炸的事故佐证，管道中确实存在有未抽干净的天然气。而且这种方式根本无法避免天然气完全排除干净，所以这也是要求俄方必须进行隔段开口换气的目的之一。这一点也可以通过俄方公布的视频影像看到：大家都拥挤在出口处等待，因为远离出口处氧气不足，且可能局部含有高浓度天然气。