През последните години в различни страни се работи активно за създаване на бойни лазери. Обещаващо оръжие от този клас се очаква да има висока производителност и може да окаже сериозно влияние върху лицето на бъдещите въоръжени конфликти. Постигнати са някои успехи в областта на лазерните бойни системи, но такива оръжия все още са далеч от практическата употреба. Учените и дизайнерите трябва само да решат редица важни проблеми, които пречат на лазерните оръжия да влязат в армията. Междувременно у нас са създадени няколко проекта на лазерни системи, които, донякъде подобни на оръжията, вече се използват на практика.
В началото на деветдесетте години Троицкият институт за иновационни и термоядрени изследвания (SSC RF TRINITI) започва изследователска работа, насочена към създаване на обещаващ технологичен комплекс на базата на лазер. Предполагаше се, че мобилният лазерен технологичен комплекс (MLTK) може бързо да бъде доставен до желаното място, разгърнат и подготвен за работа, след което ще може да реже различни предмети и конструкции. Такава система, замислена от авторите на проекта, може да се използва за решаване на широк спектър от проблеми, пред които са изправени различните предприятия. На първо място, комплексите MLTK трябваше да се използват за елиминиране на различни аварии и т.н. върши работа.
До края на деветдесетте години SSC RF TRINITY завърши работата по първите два проекта. В проектите MLTK-5 и MLTK-50 бяха използвани някои общи идеи и разработки, но тези комплекси се различаваха по редица параметри. Основната им разлика беше във вида и мощността на лазера. Лазерът на комплекса MLTK-5 разви мощност от 5 киловата, MLTK-50-50 kW. Първите два мобилни лазерни технологични комплекса използват лазери на различни системи. По-малко мощен комплекс беше оборудван с непрекъснат газов лазер (работната среда е смес от въглероден диоксид, неон и хелий) на затворен кръг, изпомпван от самоподдържащ се разряд. Комплексът MLTK-50 от своя страна получи многократно импулсен лазер, контролиран с електронен лъч, използващ смес от въздух и въглероден диоксид като работна среда.
Мобилен лазерен технологичен комплекс "MLTK-50"
Полеви тестове на MLTK-50 на огнище за дистанционно рязане на метални конструкции
Мобилният лазерен комплекс MLTK-5 е направен под формата на няколко блока, монтирани на полуремарке за кола (общо тегло около 11 тона) и подходящ за сравнително лесен транспорт до мястото на използване. Ако е необходимо, компонентите на комплекса могат бързо да бъдат доставени на правилното място и подготвени за работа. Обслужващият персонал от 2-3 души може да подготви инсталацията за работа за час и половина до два часа. Възможностите на MLTK-5 позволяват генериране на лазерно излъчване с мощност от 0,5 до 5 kW с дължина на вълната 10,6 микрона. Консумирайки около 150 kW електроенергия (380 V, 50 Hz), комплексът MLTK-5 може да засегне обекти на разстояние около 30 метра. Допустимото време за непрекъсната работа на лазера достига 8-10 часа.
Основната задача на комплекса MLTK-5 е дистанционно рязане и заваряване на различни конструкции. Силата на използвания лазер дава възможност да се окаже разрушителен ефект върху различни обекти на разстояние няколко десетки метра. Изследванията обаче показват, че MLTK-5 и подобни системи могат да се използват за изпълнение на други задачи. По този начин е изследвана възможността за почистване на повърхности от различни замърсители: технологични отлагания, боя и др. използвайки т.нар. лазерен пилинг. Същата технология позволява почистване на водната повърхност от масления филм. По този начин действителният обхват от задачи, които могат да бъдат решени с помощта на мобилни лазерни системи, е много по -широк, отколкото може да изглежда на пръв поглед.
Разработването на комплекса MLTK-50 се извършва от Института за иновационни и термоядрени изследвания в Троицк в сътрудничество с Газпром. Основната задача при разработването на този проект беше създаването на мобилен лазерен комплекс, способен да реже метални и стоманобетонни конструкции. Техника, способна да изрязва разнообразни конструкции на разстояние от тях, беше предложена за използване при аварийни операции на бликащи газови или нефтени кладенци.
Основата за настройката на MLTK-50 беше многократно импулсен лазер, контролиран с електронен лъч, който използва газова смес като работна среда. Сместа се състои от атмосферен въздух с 5% добавяне на въглероден диоксид. Газовата смес се изпомпва през работната камера със скорост около 8 кг в секунда. В този случай газовият поток развива скорост до 50 m / s. За да се изпомпва газовата смес с такава скорост, беше необходимо да се създаде помпа на базата на сериен самолетен двигател. Газотурбинният агрегат е разположен по такъв начин, че работната камера на лазера е във всмукателния му въздух. 50-киловат лазер и свързаното с него оборудване бяха поставени на две полуремаркета за автомобили. Първият е основата за самия лазер и телескопа на системата за насочване на лъча. Второто полуремарке от своя страна носи помпената система и редица други спомагателни компоненти на комплекса. Общото тегло на двата полуремаркета от комплекса MLTK-50 се доближава до 50 тона. Мобилният комплекс може да се транспортира по железопътен транспорт в специални контейнери.
При пристигане на работното място обслужващият персонал от трима души може да подготви комплекса MLTK-50 за работа в рамките на няколко часа. По време на работа инсталацията изисква захранване от около 750 kW. Лазерният лъч от 50 kW може да бъде фокусиран на разстояние от 20 до 80 метра от комплекса. Лазерът на комплекса може да работи непрекъснато за не повече от 10 минути, след което е необходима 20-минутна почивка. В този режим инсталацията може да реже метални и стоманобетонни конструкции, изпълнявайки възложената задача. Газпром е получил няколко комплекта от системата MLTK-50.
Следващият мобилен лазерен технологичен комплекс е създаден в интерес на държавната корпорация "Росатом". Устройството MLTK-2 е разработено не само за дистанционно рязане на различни структури, но и за повърхностно обеззаразяване. Комплексът MLTK-2 се състои от два модула с размери 2x2x2 метра, които заедно тежат не повече от 2 тона. Влаковият лазер с мощност 2 kW, използван в този комплекс, може да реже метални части с дебелина до 20 мм на разстояние около 6 метра от изходната оптична глава. Възможно е последното да се пренася на разстояние няколко десетки метра от основните модули на комплекса.
Блокова схема на лазерния технологичен комплекс MLTK-20
Мобилният комплекс MLTK-2 се използва не само от Росатом, но и от Държавния изследователски център на Руската федерация TRINITY. Производителят, след като модифицира оригиналния комплекс, създаде секция за търговско рязане на метал. По желание на клиента, новата инсталация може да реже листове от черни или цветни метали с дебелина не повече от 14 мм.
Системата MLTK-3 се превърна в по-нататъшно развитие на модулни мобилни лазерни системи. Той включва три източника на радиация с мощност 1 kW едновременно. Всеки от тези източници на радиация има своя собствена охладителна система. Генерираната радиация от трите източника се предава чрез оптични кабели към системата за формиране и позициониране на лъча. Този блок е отговорен за комбинирането на няколко лъча в един и насочването му към желания обект. Характерна особеност на комплекса MLTK-3 е неговата архитектура. Той е разделен на седем модула, всеки с тегло не повече от 100 кг. Това улеснява транспортирането и използването на целия комплекс.
Най-новият мобилен лазерен комплекс, създаден в Троицкия институт за иновационни и термоядрени изследвания, е MLTK-20, разработен по поръчка на Газпром. Архитектурата му прилича на описания по-горе MLTK-3. MLTK-20 се състои от четири контейнера 2x2x2 метра с тегло около два тона всеки. Три от четири блока са оборудвани с итербиеви влакнести лазери с регулируема мощност (от 0,5 до 8 kW) и техните охладителни системи. Тези три блока са свързани към четвъртия с помощта на оптична пътека. Четвъртият блок съдържа формиращия телескоп, системите за насочване на лъча и работното място на оператора.
Лазерно технологичен комплекс MLTK-2
Разгръщането на комплекса MLTK-20 след доставка до работното място отнема не повече от половин час. През това време обслужващият персонал трябва да свърже всички кабели и да стартира оборудването. Оптичните кабели, използвани в комплекса MLTK-20, дават възможност за поставяне на блокове с източници на радиация на разстояние до 90 метра от блока с формиращия телескоп. Телескопът е в състояние да фокусира лазерен лъч на разстояния от 20 до 70 метра. При максимална мощност комплексът MLTK-20 е способен да реже метални конструкции с дебелина над 50 мм. В зависимост от дебелината на метала, който се реже, скоростта на рязане може да достигне два метра на час. Модулната архитектура позволява комплекса MLTK-20 да се използва в различни конфигурации. Някои задачи могат да се изпълняват с едно устройство с източник на радиация и едно с формиращ телескоп. Освен това е възможно да се увеличи мощността поради използването на допълнителни устройства с лазерно оборудване.
През 2011 г. комплексът MLTK-20 показа своите „умения“няколко пъти. Така през май в лагера за обучение в Досанг (Астраханска област), собственост на Газпром, беше тествана нова лазерна инсталация. Програмата за изпитване включваше дистанционно рязане на газови фитинги с дебелина на стената 50 mm. От разстояние 40 метра лазерният комплекс успешно преряза тръбата на конвенционален кладенец. В допълнение, тези тестове показаха възможността за експлоатация на лазерния комплекс след транспортиране на големи разстояния.
MLTK-20. Лазерни блокове 1, 2, 3
Блок 4. Формиращ телескоп
През юли 2011 г. комплексът MLTK-20 беше тестван в реална ремонтна операция. Беше решено да се изпрати инсталацията в Ямало-Ненецкия автономен окръг, където стана авария при кладенец № 506 на западното Таркосалинское газово находище. След пътека с дължина над 4000 километра, лазерният комплекс беше монтиран близо до аварийния кладенец и скоро започна своята работа. За да продължи работата по отстраняването на аварията, беше необходимо да се демонтират метални конструкции с общо тегло около 240 тона, което попречи на газови работници да работят със стандартно оборудване. Мощното топлинно излъчване от газовата горелка направи невъзможно инсталирането на формиращия телескоп на препоръчаното разстояние не повече от 50 метра от повредените конструкции. Поради тази причина основната работа е извършена от разстояние 70 метра. За 30 часа комплексът MLTK-20 проряза всички необходими конструкции, след което пожарът започна да се гаси.
Както можете да видите, мобилните лазерни технологични комплекси от фамилията MLTK, разработени от Института за иновационни и термоядрени изследвания в Троицк, ясно демонстрират своята ефективност и те направиха това не само по време на тестване, но и в реална работа за премахване на пожара в газов кладенец. Трябва да се отбележи, че комплексите MLTK са чисто цивилни разработки, които не са предназначени за военна употреба. Мощността на тези системи е недостатъчна за бързо поразяване на цели на голямо разстояние, което обаче няма почти никакъв ефект върху ефективността им при изпълнение на задачите, за които са предназначени. Може би разработките по тези проекти в бъдеще ще бъдат използвани за създаване на бойни лазери, но в сегашния си вид системите от семейство MLTK имат чисто мирно предназначение.
Газови фитинги след разделно лазерно рязане (дебелина на стената 50 мм)
Устройството на телескопа, удължено на разстояние 50 метра от обекта
Продължаване на лазерното рязане след отстраняване на запушването
Лазерно изрязано ребро на дериката
Срязан добре фланец на чучура
