Pastaraisiais metais įvairiose šalyse aktyviai dirbama kuriant kovinius lazerius. Tikimasi, kad daug žadantis šios klasės ginklas pasižymės dideliu našumu ir gali turėti rimtos įtakos būsimiems ginkluotiems konfliktams. Tam tikra sėkmė buvo pasiekta lazerinių kovos sistemų srityje, tačiau tokie ginklai dar toli gražu nėra praktiškai naudojami. Mokslininkai ir dizaineriai turi išspręsti tik keletą svarbių problemų, kurios neleidžia lazeriniams ginklams patekti į armiją. Tuo tarpu mūsų šalyje buvo sukurta keletas lazerinių sistemų projektų, kurie, šiek tiek panašūs į ginklus, jau naudojami praktikoje.
Devintojo dešimtmečio pradžioje Troitsko novatoriškų ir sintezės tyrimų institutas (SSC RF TRINITI) pradėjo mokslinius tyrimus, kurių tikslas buvo sukurti perspektyvų technologinį kompleksą, pagrįstą lazeriu. Buvo daroma prielaida, kad mobilusis lazerinis technologinis kompleksas (MLTK) gali būti greitai pristatytas į norimą vietą, dislokuotas ir paruoštas darbui, o po to galės pjauti įvairius objektus ir konstrukcijas. Tokia sistema, kaip sumanė projekto autoriai, galėtų būti naudojama sprendžiant įvairias problemas, su kuriomis susiduria įvairios įmonės. Visų pirma, MLTK kompleksai turėjo būti panaudoti įvairioms avarijoms ir pan. veikia.
Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje SSC RF TRINITY baigė pirmųjų dviejų projektų darbus. Projektuose MLTK-5 ir MLTK-50 buvo panaudotos kai kurios bendros idėjos ir pokyčiai, tačiau šie kompleksai skyrėsi daugeliu parametrų. Pagrindinis jų skirtumas buvo lazerio tipas ir galia. MLTK-5 komplekso lazeris išvystė 5 kilovatų galią, MLTK-50-50 kW. Pirmieji du mobilieji lazeriniai technologiniai kompleksai naudojo įvairių sistemų lazerius. Mažiau galingas kompleksas buvo aprūpintas nepertraukiamu dujų lazeriu (darbinė terpė yra anglies dioksido, neono ir helio mišinys) uždaro ciklo, pumpuojamo savaiminio iškrovimo būdu. MLTK-50 kompleksas savo ruožtu gavo pasikartojančiai impulsinį elektronų spindulių valdomą lazerį, kuriame kaip darbo terpė buvo naudojamas oro ir anglies dioksido mišinys.
Mobilus lazerinis technologinis kompleksas „MLTK-50“
MLTK-50 lauko bandymai šaudymo stende, skirtas nuotoliniam metalo konstrukcijų pjovimui
Mobilus lazerinis kompleksas MLTK-5 buvo pagamintas kelių agregatų pavidalu, sumontuotų ant automobilio puspriekabės (bendras svoris apie 11 tonų) ir tinkamas palyginti paprastam transportavimui į naudojimo vietą. Jei reikia, komplekso komponentus galima greitai pristatyti į reikiamą vietą ir paruošti darbui. 2–3 žmonių aptarnavimo personalas gali paruošti įrenginį eksploatuoti per pusantros ar dvi valandas. MLTK-5 galimybės leidžia generuoti lazerio spinduliuotę, kurios galia yra nuo 0,5 iki 5 kW, o bangos ilgis-10,6 mikronų. Sunaudojantis apie 150 kW elektros energijos (380 V, 50 Hz), kompleksas MLTK-5 gali paveikti maždaug 30 metrų atstumu esančius objektus. Leistinas nepertraukiamo lazerio veikimo laikas siekia 8-10 valandų.
Pagrindinis komplekso MLTK-5 uždavinys yra įvairių konstrukcijų pjovimas ir suvirinimas nuotoliniu būdu. Naudojamo lazerio galia leidžia griauti įvairius objektus, esančius kelių dešimčių metrų atstumu. Tačiau tyrimai parodė, kad MLTK-5 ir panašios sistemos gali būti naudojamos kitoms užduotims atlikti. Taigi buvo ištirta galimybė valyti paviršius nuo įvairių teršalų: technologinių nuosėdų, dažų ir kt. naudojant vadinamąjį. šveitimas lazeriu. Ta pati technologija leidžia valyti vandens paviršių nuo alyvos plėvelės. Taigi tikrasis užduočių, kurias galima išspręsti naudojant mobilias lazerines sistemas, spektras yra daug platesnis, nei gali atrodyti iš pirmo žvilgsnio.
„MLTK-50“kompleksą kūrė Troitsko inovatyvių ir sintezės tyrimų institutas, bendradarbiaudamas su „Gazprom“. Pagrindinis šio projekto kūrimo uždavinys buvo sukurti mobilųjį lazerinį kompleksą, galintį pjauti metalines ir gelžbetonines konstrukcijas. Buvo pasiūlyta technika, galinti pjauti įvairias konstrukcijas tam tikru atstumu nuo jų, kad būtų galima naudoti avarinėse operacijose, tekančiose dujų ar naftos gręžiniuose.
MLTK-50 sąrankos pagrindas buvo pasikartojančiai impulsinis elektronų spindulių valdomas lazeris, kuriame kaip darbinė terpė naudojamas dujų mišinys. Mišinį sudaro atmosferos oras, pridedantis 5% anglies dioksido. Dujų mišinys pumpuojamas per darbo kamerą maždaug 8 kg per sekundę greičiu. Šiuo atveju dujų srautas sukuria greitį iki 50 m / s. Norint siurbti dujų mišinį tokiu greičiu, reikėjo sukurti siurblį, pagrįstą serijiniu orlaivio varikliu. Dujų turbinos įrenginys yra išdėstytas taip, kad lazerio darbinė kamera būtų oro įsiurbimo angoje. Ant dviejų automobilių puspriekabių buvo pastatytas 50 kilovatų lazeris ir susijusi įranga. Pirmasis yra paties lazerio pagrindas ir spindulių nukreipimo sistemos teleskopas. Antroji puspriekabė, savo ruožtu, turi siurbimo sistemą ir daugybę kitų pagalbinių komplekso komponentų. Bendras dviejų „MLTK-50“puspriekabių svoris artėja prie 50 tonų. Mobilųjį kompleksą galima gabenti geležinkeliu specialiuose konteineriuose.
Atvykę į darbo vietą, trijų žmonių aptarnaujantis personalas per kelias valandas gali paruošti „MLTK-50“kompleksą darbui. Eksploatacijos metu įrenginiui reikia apie 750 kW maitinimo šaltinio. 50 kW lazerio spindulį galima sufokusuoti 20–80 metrų atstumu nuo komplekso. Komplekso lazeris gali nepertraukiamai veikti ne ilgiau kaip 10 minučių, po to reikia 20 minučių pertraukos. Šiuo režimu įrenginys gali pjauti metalines ir gelžbetonines konstrukcijas, atlikdamas priskirtą užduotį. „Gazprom“gavo kelis MLTK-50 sistemos rinkinius.
Kitas mobilus lazerinis technologinis kompleksas buvo sukurtas valstybinės korporacijos „Rosatom“interesais. Įrenginys MLTK-2 buvo sukurtas ne tik nuotoliniam įvairių konstrukcijų pjovimui, bet ir paviršių nukenksminimui. „MLTK-2“kompleksą sudaro du 2x2x2 metrų dydžio moduliai, kurie kartu sveria ne daugiau kaip 2 tonas. Šiame komplekse naudojamas 2 kW pluošto lazeris gali pjauti iki 20 mm storio metalines dalis maždaug 6 metrų atstumu nuo išvesties optinės galvutės. Pastaruosius galima nešioti kelių dešimčių metrų atstumu nuo pagrindinių komplekso modulių.
Lazerinio technologinio komplekso MLTK-20 blokinė schema
Mobilųjį kompleksą MLTK-2 naudoja ne tik „Rosatom“, bet ir Rusijos Federacijos valstybinis tyrimų centras TRINITY. Gamintojas, pakeitęs originalų kompleksą, sukūrė skyrių komerciniam metalo pjovimui. Kliento pageidavimu nauja įranga gali pjauti ne daugiau kaip 14 mm storio juodųjų arba spalvotųjų metalų lakštus.
Sistema MLTK-3 tapo tolesne modulinių mobiliųjų lazerinių sistemų plėtra. Jį sudaro trys 1 kW galios radiacijos šaltiniai vienu metu. Kiekvienas iš šių radiacijos šaltinių turi savo aušinimo sistemą. Sukurta spinduliuotė iš trijų šaltinių optinio pluošto kabeliais perduodama į spindulių formavimo ir padėties nustatymo sistemą. Šis blokas yra atsakingas už kelių spindulių sujungimą į vieną ir nukreipimą į norimą objektą. Būdingas komplekso MLTK-3 bruožas yra jo architektūra. Jis yra padalintas į septynis modulius, kurių kiekvienas sveria ne daugiau kaip 100 kg. Tai palengvina viso komplekso transportavimą ir naudojimą.
Naujausias mobilusis lazerių kompleksas, sukurtas Troitsko novatoriškų ir sintezės tyrimų institute, yra „MLTK-20“, sukurtas „Gazprom“užsakymu. Jo architektūra primena aukščiau aprašytą MLTK-3. MLTK-20 sudaro keturi 2x2x2 metrų konteineriai, kurių kiekvienas sveria apie dvi tonas. Trys iš keturių įrenginių turi reguliuojamos galios (nuo 0,5 iki 8 kW) iterbio pluošto lazerius ir jų aušinimo sistemas. Šie trys blokai yra prijungti prie ketvirtojo naudojant optinio pluošto kelią. Ketvirtajame bloke yra formuojamasis teleskopas, spindulių nukreipimo sistemos ir operatoriaus darbo vieta.
Lazerinis technologinis kompleksas MLTK-2
Išvežus MLTK-20 kompleksą po pristatymo į darbo vietą užtrunka ne daugiau kaip pusvalandis. Per tą laiką techninės priežiūros personalas turi prijungti visus laidus ir paleisti įrangą. Skaiduliniai optiniai kabeliai, naudojami komplekse MLTK-20, leidžia blokus su radiacijos šaltiniais pastatyti iki 90 metrų atstumu nuo bloko su formuojančiu teleskopu. Teleskopas gali fokusuoti lazerio spindulį 20–70 metrų atstumu. Esant maksimaliai galiai, MLTK-20 kompleksas gali pjauti daugiau nei 50 mm storio metalines konstrukcijas. Priklausomai nuo pjaunamo metalo storio, pjovimo greitis gali siekti du metrus per valandą. Modulinė architektūra leidžia naudoti MLTK-20 kompleksą įvairiomis konfigūracijomis. Tam tikras užduotis galima atlikti naudojant vieną įrenginį su radiacijos šaltiniu ir vieną su formuojančiu teleskopu. Be to, galima padidinti galią, naudojant papildomus įrenginius su lazerine įranga.
2011 metais kompleksas „MLTK-20“keletą kartų parodė savo „įgūdžius“. Taigi gegužę „Gazprom“priklausančiame „Dosang“mokymo centre (Astrachanės sritis) buvo išbandyta nauja lazerio instaliacija. Į bandymo programą buvo įtrauktas 50 mm storio dujų jungiamųjų detalių pjovimas nuotoliniu būdu. Iš 40 metrų atstumo lazerių kompleksas sėkmingai nupjovė įprasto šulinio vamzdį. Be to, šie bandymai parodė galimybę eksploatuoti lazerinį kompleksą po transportavimo dideliais atstumais.
MLTK-20. 1, 2, 3 lazeriniai įrenginiai
Blokas 4. Formuojantis teleskopas
2011 m. Liepos mėn. MLTK-20 kompleksas buvo išbandytas atliekant tikrą remonto operaciją. Buvo nuspręsta įrenginį nusiųsti į Jamalo-Neneco autonominę apygardą, kur įvyko avarija Vakarų Tarkosalinskoye dujų telkinio šulinyje Nr. 506. Po daugiau nei 4000 kilometrų ilgio tako lazerių kompleksas buvo sumontuotas šalia avarinio šulinio ir netrukus pradėjo darbą. Norint tęsti avarijos likvidavimo darbus, reikėjo išmontuoti metalines konstrukcijas, kurių bendras svoris buvo apie 240 tonų, o tai neleido dujininkams dirbti naudojant standartinę įrangą. Dėl galingos dujų degiklio šiluminės spinduliuotės neįmanoma sumontuoti formuojančio teleskopo rekomenduojamu ne didesniu kaip 50 metrų atstumu nuo pažeistų konstrukcijų. Dėl šios priežasties pagrindinis darbas buvo atliktas iš 70 metrų atstumo. Per 30 valandų kompleksas „MLTK-20“perpjovė visas būtinas konstrukcijas, po to gaisras buvo pradėtas gesinti.
Kaip matote, mobilieji MLTK šeimos lazeriniai technologiniai kompleksai, sukurti Troitsko inovacinių ir sintezės tyrimų instituto, aiškiai parodė savo efektyvumą ir tai padarė ne tik bandymų metu, bet ir realiai dirbdami, kad pašalintų gaisrą. dujinis šulinys. Reikėtų pažymėti, kad MLTK kompleksai yra grynai civiliniai kūriniai, neskirti kariniams tikslams. Šių sistemų galios nepakanka greitai pataikyti į taikinius dideliu atstumu, tačiau tai beveik neturi įtakos jų efektyvumui atliekant užduotis, kurioms jos skirtos. Galbūt šių projektų plėtra ateityje bus panaudota koviniams lazeriams kurti, tačiau dabartine forma MLTK šeimos sistemos turi grynai taikų tikslą.
Dujinės jungiamosios detalės po atskyrimo lazeriu (sienelės storis 50 mm)
Teleskopo įtaisas ištrauktas 50 metrų atstumu nuo objekto
Pjovimo lazeriu tęsinys, ištraukus blokavimą
Lazeriu išpjautas šonkaulio šonkaulis
Apkarpytas gerai snapelio flanšas
