V posledných rokoch v rôznych krajinách prebieha aktívna práca na vytváraní bojových laserov. Od sľubnej zbrane tejto triedy sa očakáva vysoký výkon a môže mať vážny vplyv na budúce ozbrojené konflikty. Určité úspechy sa dosiahli v oblasti laserových bojových systémov, ale tieto zbrane majú od praktického použitia stále ďaleko. Vedci a konštruktéri musia vyriešiť len niekoľko dôležitých problémov, ktoré bránia laserovým zbraniam dostať sa do armády. Medzitým bolo v našej krajine vytvorených niekoľko projektov laserových systémov, ktoré sa trochu podobajú zbraniam a už sa používajú v praxi.
Začiatkom deväťdesiatych rokov začal Troitský inštitút pre inovatívny a fúzny výskum (SSC RF TRINITI) výskumné práce zamerané na vytvorenie sľubného technologického komplexu založeného na laseri. Predpokladalo sa, že mobilný laserový technologický komplex (MLTK) bude možné rýchlo dodať na požadované miesto, nasadiť a pripraviť na prácu, po ktorom bude schopný rezať rôzne objekty a štruktúry. Takýto systém, ako ho navrhli autori projektu, by bolo možné použiť na riešenie celého radu problémov, s ktorými sa stretávajú rôzne podniky. V prvom rade mali byť komplexy MLTK použité na odstránenie rôznych nehôd atď. Tvorba.
Koncom deväťdesiatych rokov dokončila spoločnosť SSC RF TRINITY práce na prvých dvoch projektoch. V projektoch MLTK-5 a MLTK-50 boli použité niektoré všeobecné nápady a vývoj, tieto komplexy sa však líšili v niekoľkých parametroch. Ich hlavný rozdiel bol v type a sile lasera. Laser komplexu MLTK-5 vyvinul výkon 5 kilowattov, MLTK-50-50 kW. Prvé dva mobilné laserové technologické komplexy používali lasery rôznych systémov. Menej výkonný komplex bol vybavený kontinuálnym plynovým laserom (pracovné médium je zmes oxidu uhličitého, neónu a hélia) uzavretého okruhu čerpaného samonosným výbojom. Komplex MLTK-50 zasa dostával opakovane pulzný laser riadený elektrónovým lúčom s použitím zmesi vzduchu a oxidu uhličitého ako pracovného média.
Mobilný laserový technologický komplex „MLTK-50“
Terénne testy MLTK-50 na palebnom stojane na diaľkové rezanie kovových konštrukcií
Mobilný laserový komplex MLTK-5 bol vyrobený vo forme niekoľkých jednotiek inštalovaných na automobilovom návese (celková hmotnosť asi 11 ton) a vhodných na relatívne jednoduchú prepravu na miesto použitia. V prípade potreby môžu byť komponenty komplexu rýchlo dodané na správne miesto a pripravené na prácu. Servisný personál 2-3 osôb môže pripraviť inštaláciu na prevádzku za jeden a pol až dve hodiny. Možnosti MLTK-5 umožňujú generovanie laserového žiarenia s výkonom 0,5 až 5 kW s vlnovou dĺžkou 10,6 mikrónu. Komplex MLTK-5, ktorý spotrebuje asi 150 kW elektrickej energie (380 V, 50 Hz), dokáže zasiahnuť objekty vo vzdialenosti asi 30 metrov. Prípustný čas nepretržitej laserovej prevádzky dosahuje 8-10 hodín.
Hlavnou úlohou komplexu MLTK-5 je diaľkové rezanie a zváranie rôznych štruktúr. Sila použitého lasera umožňuje pôsobiť deštruktívne na rôzne objekty vo vzdialenosti niekoľko desiatok metrov. Štúdie však ukázali, že MLTK-5 a podobné systémy je možné použiť na plnenie ďalších úloh. Preto sa skúmala možnosť čistenia povrchov od rôznych kontaminantov: technologické usadeniny, farby atď. pomocou tzv. laserový peeling. Rovnaká technológia umožňuje čistenie vodnej hladiny od olejového filmu. Skutočný rozsah úloh, ktoré je možné vyriešiť pomocou mobilných laserových systémov, je teda oveľa širší, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať.
Vývoj komplexu MLTK-50 vykonal Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research v spolupráci s Gazprom. Hlavnou úlohou pri vývoji tohto projektu bolo vytvorenie mobilného laserového komplexu schopného rezať kovové a železobetónové konštrukcie. Technika schopná rezať rôzne štruktúry na vzdialenosť od nich bola navrhnutá na použitie v núdzových operáciách pri tryskaní plynových alebo ropných vrtov.
Základom nastavenia MLTK-50 bol opakovane pulzný laser riadený elektrónovým lúčom, ktorý ako pracovné médium používa zmes plynov. Zmes pozostáva z atmosférického vzduchu s 5% prídavkom oxidu uhličitého. Plynná zmes sa čerpá cez pracovnú komoru rýchlosťou asi 8 kg za sekundu. V tomto prípade prúd plynu vyvíja rýchlosť až 50 m / s. Na čerpanie zmesi plynov touto rýchlosťou bolo potrebné vytvoriť čerpadlo založené na sériovom leteckom motore. Jednotka plynovej turbíny je umiestnená tak, že pracovná komora lasera je v prívode vzduchu. 50-kilowattový laser a súvisiace zariadenia boli umiestnené na dva automobilové návesy. Prvým je základňa pre samotný laser a teleskop systému vedenia lúča. Druhý náves zasa nesie čerpací systém a množstvo ďalších pomocných komponentov komplexu. Celková hmotnosť dvoch návesov komplexu MLTK-50 sa blíži k 50 tonám. Mobilný komplex je možné prepravovať po železnici v špeciálnych kontajneroch.
Po príchode na miesto výkonu práce môže servisný personál troch osôb pripraviť komplex MLTK-50 do práce v priebehu niekoľkých hodín. Počas prevádzky inštalácia vyžaduje napájanie približne 750 kW. 50 kW laserový lúč je možné zaostriť na vzdialenosť 20 až 80 metrov od komplexu. Laser komplexu môže pracovať nepretržite nie viac ako 10 minút, potom je potrebná 20-minútová prestávka. V tomto režime môže inštalácia rezať kovové a železobetónové konštrukcie, pričom plní zadanú úlohu. Gazprom dostal niekoľko sád systému MLTK-50.
Ďalší mobilný laserový technologický komplex bol vytvorený v záujme štátnej spoločnosti „Rosatom“. Jednotka MLTK-2 bola vyvinutá nielen na diaľkové rezanie rôznych štruktúr, ale aj na povrchovú dekontamináciu. Komplex MLTK-2 pozostáva z dvoch modulov s rozmermi 2x2x2 metre, ktoré spolu vážia maximálne 2 tony. 2 kW vláknový laser použitý v tomto komplexe môže rezať kovové časti s hrúbkou až 20 mm vo vzdialenosti asi 6 metrov od výstupnej optickej hlavy. Je možné ich prepravovať vo vzdialenosti niekoľkých desiatok metrov od hlavných modulov komplexu.
Blokový diagram laserového technologického komplexu MLTK-20
Mobilný komplex MLTK-2 používa nielen Rosatom, ale aj Štátne výskumné centrum Ruskej federácie TRINITY. Výrobca po úprave pôvodného komplexu vytvoril sekciu pre komerčné rezanie kovov. Na žiadosť zákazníka je nová inštalácia schopná rezať plechy zo železných alebo neželezných kovov s hrúbkou maximálne 14 mm.
Systém MLTK-3 sa stal ďalším vývojom modulárnych mobilných laserových systémov. Obsahuje tri zdroje žiarenia s výkonom 1 kW naraz. Každý z týchto zdrojov žiarenia má svoj vlastný chladiaci systém. Generované žiarenie z troch zdrojov je prenášané káblami z optických vlákien do systému tvarovania a polohovania lúča. Tento blok je zodpovedný za kombináciu niekoľkých lúčov do jedného a jeho zameranie na požadovaný objekt. Charakteristickou črtou komplexu MLTK-3 je jeho architektúra. Je rozdelený do siedmich modulov, z ktorých každý váži maximálne 100 kg. To uľahčuje prepravu a používanie celého komplexu.
Najnovším mobilným laserovým komplexom vytvoreným v Troitskom inštitúte pre inovatívny a fúzny výskum je MLTK-20, vyvinutý na objednávku spoločnosti Gazprom. Jeho architektúra pripomína MLTK-3 popísaný vyššie. MLTK-20 pozostáva zo štyroch kontajnerov s rozmermi 2 x 2 x 2 metre s hmotnosťou každého asi dve tony. Tri zo štyroch jednotiek sú vybavené ytterbiovými vláknovými lasermi s nastaviteľným výkonom (od 0,5 do 8 kW) a ich chladiacimi systémami. Tieto tri bloky sú prepojené so štvrtým pomocou cesty z optických vlákien. Štvrtý blok obsahuje formovací teleskop, systémy vedenia lúča a pracovnú stanicu operátora.
Laserový technologický komplex MLTK-2
Nasadenie komplexu MLTK-20 po doručení na miesto výkonu práce netrvá dlhšie ako pol hodiny. Počas tejto doby musí servisný personál pripojiť všetky káble a spustiť zariadenie. Káble s optickými vláknami používané v komplexe MLTK-20 umožňujú umiestňovať bloky so zdrojmi žiarenia vo vzdialenosti až 90 metrov od bloku s tvarovacím teleskopom. Teleskop je schopný zaostrovať laserový lúč na vzdialenosti 20 až 70 metrov. Pri maximálnom výkone je komplex MLTK-20 schopný rezať kovové konštrukcie s hrúbkou viac ako 50 mm. V závislosti od hrúbky rezaného kovu môže rýchlosť rezania dosiahnuť dva metre za hodinu. Modulárna architektúra umožňuje použitie komplexu MLTK-20 v rôznych konfiguráciách. Určité úlohy je možné vykonávať s jednou jednotkou so zdrojom žiarenia a druhou s formovacím teleskopom. Okrem toho je možné zvýšiť výkon vďaka použitiu ďalších jednotiek s laserovým zariadením.
V roku 2011 komplex MLTK-20 niekoľkokrát ukázal svoje „schopnosti“. V máji bola teda v školiacom stredisku Dosang (región Astrachaň), ktoré vlastní spoločnosť Gazprom, testovaná nová laserová inštalácia. Testovací program zahŕňal diaľkové separačné rezanie plynových tvaroviek s hrúbkou steny 50 mm. Laserový komplex zo vzdialenosti 40 metrov úspešne prerezal potrubie konvenčnej studne. Tieto testy navyše ukázali možnosť prevádzky laserového komplexu po preprave na dlhé vzdialenosti.
MLTK-20. Laserové jednotky 1, 2, 3
Blok 4. Tvárniaci ďalekohľad
V júli 2011 bol komplex MLTK-20 testovaný v skutočnej opravárenskej prevádzke. Bolo rozhodnuté odoslať zariadenie do autonómneho okruhu Yamalo-Nenets, kde došlo k nehode v studni č. 506 plynového poľa West Tarkosalinskoye. Po ceste dlhej viac ako 4000 kilometrov bol laserový komplex namontovaný v blízkosti núdzovej studne a čoskoro začal pracovať. Na pokračovanie prác na odstránení havárie bolo potrebné rozobrať kovové konštrukcie s celkovou hmotnosťou asi 240 ton, čo znemožnilo plynárom pracovať pomocou štandardného vybavenia. Silné tepelné žiarenie z plynového horáka znemožnilo nainštalovať formovací teleskop v odporúčanej vzdialenosti maximálne 50 metrov od poškodených štruktúr. Z tohto dôvodu boli hlavné práce vykonávané zo vzdialenosti 70 metrov. Komplex MLTK-20 za 30 hodín prerezal všetky potrebné štruktúry, potom oheň začal hasiť.
Ako vidíte, mobilné laserové technologické komplexy rodiny MLTK, vyvinuté Troitským inštitútom pre inovatívny a fúzny výskum, jasne preukázali svoju účinnosť a urobili to nielen počas testovania, ale aj v reálnej práci na likvidácii požiaru v plynová studňa. Je potrebné poznamenať, že komplexy MLTK sú čisto civilným vývojom a nie sú určené na vojenské účely. Sila týchto systémov je nedostatočná na rýchle zasiahnutie cieľov na veľkú vzdialenosť, čo však nemá žiadny vplyv na ich účinnosť pri plnení úloh, na ktoré sú určené. Možno bude vývoj týchto projektov v budúcnosti použitý na vytvorenie bojových laserov, ale v súčasnej podobe majú systémy rodiny MLTK čisto mierový účel.
Plynové armatúry po delení laserovým rezaním (hrúbka steny 50 mm)
Teleskopická jednotka vysunutá vo vzdialenosti 50 metrov od objektu
Pokračovanie v rezaní laserom po roztrhnutí blokády
Laserom rezané rebro zvodidla
Dobre strihaná príruba
