W ostatnich latach w różnych krajach trwają aktywne prace nad stworzeniem laserów bojowych. Oczekuje się, że obiecująca broń tej klasy będzie miała wysoką wydajność i może mieć poważny wpływ na oblicze przyszłych konfliktów zbrojnych. Pewne sukcesy osiągnięto w dziedzinie laserowych systemów walki, ale taka broń wciąż jest daleka od praktycznego zastosowania. Naukowcy i projektanci muszą tylko rozwiązać szereg ważnych problemów, które uniemożliwiają przedostanie się broni laserowej do wojska. Tymczasem w naszym kraju powstało kilka projektów systemów laserowych, które będąc nieco podobne do broni, są już wykorzystywane w praktyce.
Na początku lat dziewięćdziesiątych Troick Institute for Innovative and Fusion Research (SSC RF TRINITI) rozpoczął prace badawcze mające na celu stworzenie obiecującego kompleksu technologicznego opartego na laserze. Zakładano, że mobilny laserowy kompleks technologiczny (MLTK) może być szybko dostarczony w pożądane miejsce, rozstawiony i przygotowany do pracy, po czym będzie mógł ciąć różne obiekty i konstrukcje. Taki system, w zamyśle autorów projektu, mógłby służyć do rozwiązywania szerokiego wachlarza problemów, z jakimi borykają się różne przedsiębiorstwa. Przede wszystkim kompleksy MLTK miały służyć do eliminowania różnych wypadków itp. Pracuje.
Pod koniec lat dziewięćdziesiątych SSC RF TRINITY zakończyło prace nad dwoma pierwszymi projektami. W projektach MLTK-5 i MLTK-50 wykorzystano pewne ogólne pomysły i rozwiązania, jednak kompleksy te różniły się szeregiem parametrów. Ich główna różnica polegała na rodzaju i mocy lasera. Laser kompleksu MLTK-5 rozwinął moc 5 kilowatów, MLTK-50 - 50 kW. Pierwsze dwa mobilne laserowe kompleksy technologiczne wykorzystywały lasery różnych systemów. Mniej wydajny kompleks został wyposażony w ciągły laser gazowy (czynnikiem roboczym jest mieszanina dwutlenku węgla, neonu i helu) o obiegu zamkniętym pompowanym przez samowystarczalne wyładowanie. Z kolei kompleks MLTK-50 otrzymał wielokrotnie impulsowy laser sterowany wiązką elektronów, wykorzystujący jako czynnik roboczy mieszaninę powietrza i dwutlenku węgla.
Mobilny laserowy kompleks technologiczny „MLTK-50”
Badania terenowe MLTK-50 na stanowisku ogniowym do zdalnego cięcia konstrukcji metalowych
Mobilny kompleks laserowy MLTK-5 został wykonany w postaci kilku jednostek zainstalowanych na naczepie samochodowej (całkowita masa około 11 ton) i przystosowany do stosunkowo prostego transportu na miejsce użytkowania. W razie potrzeby elementy kompleksu można szybko dostarczyć we właściwe miejsce i przygotować do pracy. 2-3 osobowy serwis może przygotować instalację do eksploatacji w półtorej do dwóch godzin. Możliwości MLTK-5 pozwalają na generowanie promieniowania laserowego o mocy od 0,5 do 5 kW przy długości fali 10,6 mikrona. Zużywając około 150 kW energii elektrycznej (380 V, 50 Hz), kompleks MLTK-5 może oddziaływać na obiekty w odległości około 30 metrów. Dopuszczalny czas ciągłej pracy lasera sięga 8-10 godzin.
Głównym zadaniem kompleksu MLTK-5 jest zdalne cięcie i spawanie różnych konstrukcji. Moc zastosowanego lasera pozwala wywierać destrukcyjny wpływ na różne obiekty z odległości kilkudziesięciu metrów. Jednak badania wykazały, że MLTK-5 i podobne systemy mogą być wykorzystywane do wykonywania innych zadań. W ten sposób zbadano możliwość oczyszczenia powierzchni z różnych zanieczyszczeń: osadów technologicznych, farb itp. za pomocą tzw. peeling laserowy. Ta sama technologia pozwala oczyścić powierzchnię wody z filmu olejowego. Tak więc rzeczywisty zakres zadań, które można rozwiązać za pomocą mobilnych systemów laserowych, jest znacznie szerszy, niż mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka.
Rozwój kompleksu MLTK-50 został przeprowadzony przez Troicki Instytut Badań Innowacyjnych i Fusion we współpracy z Gazpromem. Głównym zadaniem w rozwoju tego projektu było stworzenie mobilnego kompleksu laserowego zdolnego do cięcia konstrukcji metalowych i żelbetowych. Zaproponowano technikę zdolną do cięcia różnych konstrukcji w pewnej odległości od nich do zastosowania w operacjach awaryjnych na tryskających szybach gazowych lub naftowych.
Podstawą konfiguracji MLTK-50 był laser z powtarzalnym impulsem sterowanym wiązką elektronów, który wykorzystuje mieszaninę gazów jako czynnik roboczy. Mieszanina składa się z powietrza atmosferycznego z 5% dodatkiem dwutlenku węgla. Mieszanka gazowa przepompowywana jest przez komorę roboczą z prędkością około 8 kg na sekundę. W takim przypadku przepływ gazu rozwija się z prędkością do 50 m / s. Aby pompować mieszankę gazową z taką prędkością, konieczne było stworzenie pompy opartej na seryjnym silniku lotniczym. Zespół turbiny gazowej jest umieszczony w taki sposób, aby komora robocza lasera znajdowała się w jego wlocie powietrza. Na dwóch naczepach samochodowych umieszczono 50-kilowatowy laser i związany z nim sprzęt. Pierwsza to podstawa samego lasera i teleskopu systemu prowadzenia wiązki. Z kolei druga naczepa przewozi układ pompowy i szereg innych pomocniczych elementów kompleksu. Całkowita waga dwóch naczep kompleksu MLTK-50 zbliża się do 50 ton. Mobilny kompleks można przewozić koleją w specjalnych kontenerach.
Po przybyciu na miejsce pracy trzyosobowa obsługa może w ciągu kilku godzin przygotować kompleks MLTK-50 do pracy. Podczas pracy instalacja wymaga zasilania ok. 750 kW. Wiązka lasera o mocy 50 kW może być skupiona w odległości od 20 do 80 metrów od kompleksu. Laser kompleksu może pracować nieprzerwanie nie dłużej niż 10 minut, po czym wymagana jest 20-minutowa przerwa. W tym trybie instalacja może ciąć konstrukcje metalowe i żelbetowe, wykonując przydzielone zadanie. Gazprom otrzymał kilka zestawów systemu MLTK-50.
Kolejny mobilny kompleks technologiczny laserów powstał w interesie państwowej korporacji „Rosatom”. Jednostka MLTK-2 została opracowana nie tylko do zdalnego cięcia różnych konstrukcji, ale także do odkażania powierzchni. Kompleks MLTK-2 składa się z dwóch modułów o wymiarach 2x2x2 metry, które łącznie ważą nie więcej niż 2 tony. Zastosowany w tym kompleksie laser światłowodowy o mocy 2 kW może ciąć metalowe części o grubości do 20 mm w odległości około 6 metrów od wyjściowej głowicy optycznej. Te ostatnie można przenosić na odległość kilkudziesięciu metrów od głównych modułów kompleksu.
Schemat blokowy laserowego kompleksu technologicznego MLTK-20
Z mobilnego kompleksu MLTK-2 korzysta nie tylko Rosatom, ale także Państwowe Centrum Badawcze Federacji Rosyjskiej TRINITY. Producent, po zmodyfikowaniu oryginalnego kompleksu, stworzył sekcję do komercyjnego cięcia metalu. Na życzenie klienta nowa instalacja jest w stanie ciąć blachy z metali żelaznych i nieżelaznych o grubości do 14 mm.
System MLTK-3 stał się dalszym rozwojem modułowych mobilnych systemów laserowych. Obejmuje trzy źródła promieniowania o mocy 1 kW na raz. Każde z tych źródeł promieniowania posiada własny system chłodzenia. Wygenerowane promieniowanie z trzech źródeł jest przesyłane za pomocą kabli światłowodowych do systemu kształtowania wiązki i pozycjonowania. Blok ten odpowiada za połączenie kilku promieni w jeden i skierowanie go na pożądany obiekt. Cechą charakterystyczną kompleksu MLTK-3 jest jego architektura. Jest podzielony na siedem modułów, z których każdy waży nie więcej niż 100 kg. Ułatwia to transport i użytkowanie całego kompleksu.
Najnowszym mobilnym kompleksem laserowym stworzonym w Troick Institute for Innovation and Fusion Research jest MLTK-20, opracowany na zlecenie Gazpromu. Jego architektura przypomina opisaną powyżej MLTK-3. MLTK-20 składa się z czterech kontenerów 2x2x2 metry o wadze około dwóch ton każdy. Trzy z czterech jednostek wyposażone są w iterbowe lasery światłowodowe o regulowanej mocy (od 0,5 do 8 kW) oraz ich układy chłodzenia. Te trzy bloki są połączone z czwartym ścieżką światłowodową. Czwarty blok mieści teleskop formujący, systemy prowadzenia wiązki oraz stanowisko operatora.
Laserowy kompleks technologiczny MLTK-2
Rozmieszczenie kompleksu MLTK-20 po dostarczeniu do miejsca pracy zajmuje nie więcej niż pół godziny. W tym czasie personel serwisowy musi podłączyć wszystkie kable i uruchomić sprzęt. Kable światłowodowe zastosowane w kompleksie MLTK-20 umożliwiają umieszczanie bloków ze źródłami promieniowania w odległości do 90 metrów od bloku z teleskopem formującym. Teleskop jest w stanie skupić wiązkę laserową na odległości od 20 do 70 metrów. Przy maksymalnej mocy kompleks MLTK-20 jest w stanie ciąć konstrukcje metalowe o grubości ponad 50 mm. W zależności od grubości ciętego metalu prędkość cięcia może osiągnąć dwa metry na godzinę. Modułowa architektura pozwala na zastosowanie kompleksu MLTK-20 w różnych konfiguracjach. Pewne zadania można wykonać jedną jednostką ze źródłem promieniowania i jedną z teleskopem formującym. Dodatkowo istnieje możliwość zwiększenia mocy dzięki zastosowaniu dodatkowych jednostek ze sprzętem laserowym.
W 2011 roku kompleks MLTK-20 kilkakrotnie pokazał swoje „umiejętności”. I tak w maju w należącym do Gazpromu ośrodku szkoleniowym Dosang (obwód astrachański) przetestowano nową instalację laserową. Program testowy obejmował zdalne cięcie separacyjne armatury gazowej o grubości ścianki 50 mm. Z odległości 40 metrów kompleks laserowy z powodzeniem przecina rurę konwencjonalnej studni. Ponadto testy te wykazały możliwość eksploatacji kompleksu laserowego po transporcie na duże odległości.
MLTK-20. Jednostki laserowe 1, 2, 3
Blok 4. Formowanie teleskopu
W lipcu 2011 roku kompleks MLTK-20 został przetestowany w rzeczywistej operacji naprawczej. Podjęto decyzję o wysłaniu instalacji do Jamalsko-Nienieckiego Okręgu Autonomicznego, gdzie doszło do wypadku w odwiercie nr 506 pola gazowego Zachodni Tarkosalinskoje. Po przejściu ponad 4000 kilometrów kompleks laserowy został zamontowany w pobliżu studni awaryjnej i wkrótce rozpoczął pracę. Aby kontynuować prace mające na celu wyeliminowanie wypadku, konieczne było rozebranie konstrukcji metalowych o łącznej wadze około 240 ton, co uniemożliwiło pracownikom gazowym pracę na standardowym sprzęcie. Silne promieniowanie cieplne z palnika gazowego uniemożliwiło montaż teleskopu formującego w zalecanej odległości nie większej niż 50 metrów od uszkodzonych konstrukcji. Z tego powodu główne prace prowadzono z odległości 70 metrów. W ciągu 30 godzin kompleks MLTK-20 przeciął wszystkie niezbędne konstrukcje, po czym zaczęto gasić pożar.
Jak widać, mobilne laserowe kompleksy technologiczne z rodziny MLTK, opracowane przez Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research, wyraźnie wykazały swoją skuteczność i to nie tylko podczas testów, ale także w rzeczywistych pracach nad eliminacją pożaru w studnia gazowa. Należy zauważyć, że kompleksy MLTK są projektami czysto cywilnymi, nieprzeznaczonymi do użytku wojskowego. Moc tych systemów jest niewystarczająca do szybkiego trafiania w cele z dużej odległości, co jednak prawie nie ma wpływu na ich skuteczność w wykonywaniu zadań, do których są przeznaczone. Być może rozwój tych projektów w przyszłości posłuży do tworzenia laserów bojowych, ale w obecnej formie systemy rodziny MLTK mają czysto pokojowy cel.
Armatura gazowa po cięciu laserowym separacji (grubość ścianki 50 mm)
Teleskop wysunięty na odległość 50 metrów od obiektu
Kontynuacja cięcia laserowego po rozerwaniu blokady
Laserowo wycięte żebro derrick
Ścięty kołnierz wylewki
