De afgelopen jaren is er in verschillende landen actief gewerkt aan het maken van gevechtslasers. Van een veelbelovend wapen van deze klasse wordt verwacht dat het hoge prestaties levert en een serieuze impact kan hebben op toekomstige gewapende conflicten. Er zijn enkele successen geboekt op het gebied van lasergevechtssystemen, maar dergelijke wapens zijn nog verre van praktisch bruikbaar. Wetenschappers en ontwerpers hoeven alleen een aantal belangrijke problemen op te lossen die voorkomen dat laserwapens het leger binnenkomen. Ondertussen zijn er in ons land verschillende projecten van lasersystemen gecreëerd, die, enigszins vergelijkbaar met wapens, al in de praktijk worden gebruikt.
Begin jaren negentig begon het Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research (SSC RF TRINITI) met onderzoekswerkzaamheden om een veelbelovend technologisch complex op basis van een laser te creëren. Er werd vanuit gegaan dat het mobiele lasertechnologische complex (MLTK) snel op de gewenste plaats kon worden afgeleverd, ingezet en werkklaar kon worden gemaakt, waarna het in staat zou zijn om verschillende objecten en structuren te snijden. Een dergelijk systeem, zoals bedacht door de auteurs van het project, zou kunnen worden gebruikt om een breed scala aan problemen op te lossen waarmee verschillende ondernemingen worden geconfronteerd. Allereerst moesten de MLTK-complexen worden gebruikt om verschillende ongevallen, enz. werken.
Tegen het einde van de jaren negentig voltooide SSC RF TRINITY de werkzaamheden aan de eerste twee projecten. In de MLTK-5- en MLTK-50-projecten werden enkele algemene ideeën en ontwikkelingen gebruikt, maar deze complexen verschilden in een aantal parameters. Hun belangrijkste verschil zat in het type en de kracht van de laser. De laser van het MLTK-5-complex ontwikkelde een vermogen van 5 kilowatt, de MLTK-50 - 50 kW. De eerste twee mobiele lasertechnologische complexen gebruikten lasers van verschillende systemen. Een minder krachtig complex was uitgerust met een continue gaslaser (het werkmedium is een mengsel van kooldioxide, neon en helium) van een gesloten circuit gepompt door een zelfvoorzienende ontlading. Het MLTK-50-complex ontving op zijn beurt een herhaaldelijk gepulste elektronenstraalgestuurde laser met een mengsel van lucht en koolstofdioxide als werkmedium.
Mobiel lasertechnologisch complex "MLTK-50"
Veldtests van MLTK-50 op een afvuurstandaard voor het op afstand snijden van metalen constructies
Het mobiele lasercomplex MLTK-5 is gemaakt in de vorm van meerdere eenheden geïnstalleerd op een auto-oplegger (totaalgewicht ongeveer 11 ton) en geschikt voor relatief eenvoudig transport naar de plaats van gebruik. Indien nodig kunnen de onderdelen van het complex snel op de juiste plek worden afgeleverd en werkklaar worden gemaakt. Servicepersoneel van 2-3 personen kan de installatie in anderhalf tot twee uur bedrijfsklaar maken. De mogelijkheden van MLTK-5 maken het mogelijk laserstraling te genereren met een vermogen van 0,5 tot 5 kW met een golflengte van 10,6 micron. Met een verbruik van ongeveer 150 kW aan elektriciteit (380 V, 50 Hz), kan het MLTK-5-complex objecten op een afstand van ongeveer 30 meter beïnvloeden. De toegestane tijd van continue laserwerking bereikt 8-10 uur.
De hoofdtaak van het MLTK-5-complex is het op afstand snijden en lassen van verschillende constructies. De kracht van de gebruikte laser maakt het mogelijk om op een afstand van enkele tientallen meters een vernietigend effect uit te oefenen op verschillende objecten. Studies hebben echter aangetoond dat MLTK-5 en vergelijkbare systemen kunnen worden gebruikt om andere taken uit te voeren. Zo is de mogelijkheid onderzocht om oppervlakken van verschillende verontreinigingen te reinigen: technologische afzettingen, verf, enz. gebruik van de zgn. laser peeling. Dezelfde technologie maakt het mogelijk om het wateroppervlak van de oliefilm te reinigen. Het werkelijke scala aan taken dat met mobiele lasersystemen kan worden opgelost, is dus veel groter dan het op het eerste gezicht lijkt.
De ontwikkeling van het MLTK-50-complex werd uitgevoerd door het Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research in samenwerking met Gazprom. De belangrijkste taak bij de ontwikkeling van dit project was het creëren van een mobiel lasercomplex dat in staat is om metalen en gewapende betonconstructies te snijden. Er werd een techniek voorgesteld die in staat is om een verscheidenheid aan constructies op een afstand ervan door te snijden voor gebruik bij noodoperaties op stromende gas- of oliebronnen.
De basis voor de MLTK-50-opstelling was een herhaaldelijk gepulste elektronenstraalgestuurde laser, die een gasmengsel als werkmedium gebruikt. Het mengsel bestaat uit atmosferische lucht met een toevoeging van 5% kooldioxide. Het gasmengsel wordt met een snelheid van ongeveer 8 kg per seconde door de werkkamer gepompt. In dit geval ontwikkelt de gasstroom een snelheid tot 50 m / s. Om het gasmengsel met zo'n snelheid te verpompen, was het nodig om een pomp te maken op basis van een seriële vliegtuigmotor. De gasturbine-eenheid is zo geplaatst dat de werkkamer van de laser zich in de luchtinlaat bevindt. Een laser van 50 kilowatt en bijbehorende apparatuur werden op twee autoopleggers geplaatst. De eerste is de basis voor de laser zelf en de telescoop van het straalgeleidingssysteem. De tweede oplegger draagt op zijn beurt het pompsysteem en een aantal andere hulpcomponenten van het complex. Het totale gewicht van de twee opleggers van het MLTK-50-complex nadert de 50 ton. Het mobiele complex kan in speciale containers per spoor vervoerd worden.
Bij aankomst op de werkplek kan het servicepersoneel van drie personen het MLTK-50-complex binnen enkele uren werkklaar maken. Tijdens bedrijf heeft de installatie een voeding nodig van circa 750 kW. De laserstraal van 50 kW kan worden gericht op een afstand van 20 tot 80 meter van het complex. De laser van het complex kan maximaal 10 minuten onafgebroken werken, waarna een pauze van 20 minuten nodig is. In deze modus kan de installatie metalen en gewapende betonconstructies snijden en de toegewezen taak uitvoeren. Gazprom heeft verschillende sets van het MLTK-50-systeem ontvangen.
Het volgende mobiele lasertechnologische complex werd gecreëerd in het belang van het staatsbedrijf "Rosatom". De MLTK-2-eenheid is niet alleen ontwikkeld voor het op afstand snijden van verschillende structuren, maar ook voor oppervlaktedecontaminatie. Het MLTK-2-complex bestaat uit twee modules van 2x2x2 meter, die samen niet meer dan 2 ton wegen. De 2 kW fiberlaser die in dit complex wordt gebruikt, kan metalen delen tot 20 mm dik snijden op een afstand van ongeveer 6 meter van de optische outputkop. Het is mogelijk om deze op enkele tientallen meters afstand van de hoofdmodules van het complex te dragen.
Blokdiagram van het MLTK-20 lasertechnologisch complex
Het mobiele complex MLTK-2 wordt niet alleen gebruikt door Rosatom, maar ook door het State Research Center van de Russische Federatie TRINITY. De fabrikant, die het oorspronkelijke complex had aangepast, creëerde een sectie voor commercieel metaalsnijden. Op vraag van de klant kan de nieuwe installatie platen van ferro- of non-ferrometalen met een dikte van maximaal 14 mm snijden.
Het MLTK-3 systeem werd een verdere ontwikkeling van modulaire mobiele lasersystemen. Het omvat drie stralingsbronnen met een vermogen van 1 kW tegelijk. Elk van deze stralingsbronnen heeft zijn eigen koelsysteem. De opgewekte straling van de drie bronnen wordt via glasvezelkabels doorgestuurd naar het beamforming- en positioneringssysteem. Dit blok is verantwoordelijk voor het combineren van verschillende stralen tot één en het richten op het gewenste object. Kenmerkend voor het MLTK-3-complex is de architectuur. Het is verdeeld in zeven modules, elk met een gewicht van maximaal 100 kg. Dit vergemakkelijkt het transport en het gebruik van het gehele complex.
Het nieuwste mobiele lasercomplex dat is gemaakt door het Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research is MLTK-20, ontwikkeld in opdracht van Gazprom. De architectuur lijkt op de hierboven beschreven MLTK-3. MLTK-20 bestaat uit vier containers van 2x2x2 meter die elk ongeveer twee ton wegen. Drie van de vier units zijn uitgerust met ytterbium fiberlasers met instelbaar vermogen (van 0,5 tot 8 kW) en hun koelsystemen. Deze drie blokken zijn via een glasvezelpad met de vierde verbonden. Het vierde blok herbergt de vormingstelescoop, straalgeleidingssystemen en het werkstation van de operator.
Lasertechnologisch complex MLTK-2
Het duurt maximaal een half uur om het MLTK-20-complex na oplevering op de werkplek in te zetten. Gedurende deze tijd moet het onderhoudspersoneel alle kabels aansluiten en de apparatuur opstarten. In het MLTK-20-complex gebruikte glasvezelkabels maken het mogelijk om met de vormtelescoop blokken met stralingsbronnen op een afstand tot 90 meter van het blok te plaatsen. De telescoop kan een laserstraal scherpstellen op afstanden van 20 tot 70 meter. Op maximaal vermogen is het MLTK-20-complex in staat om metalen constructies met een dikte van meer dan 50 mm te snijden. Afhankelijk van de dikte van het te snijden metaal kan de snijsnelheid oplopen tot twee meter per uur. Door de modulaire architectuur kan het MLTK-20-complex in verschillende configuraties worden gebruikt. Bepaalde taken kunnen worden uitgevoerd met één eenheid met een stralingsbron en één met een vormtelescoop. Daarnaast is het mogelijk om het vermogen te vergroten door het gebruik van extra units met laserapparatuur.
In 2011 toonde het MLTK-20-complex verschillende keren zijn "vaardigheden". Zo werd in mei een nieuwe laserinstallatie getest in het Dosang-trainingscentrum (regio Astrakhan), eigendom van Gazprom. Het testprogramma omvatte het op afstand snijden van gasfittingen met een wanddikte van 50 mm. Vanaf een afstand van 40 meter sneed het lasercomplex met succes de pijp van een conventionele put door. Bovendien toonden deze tests de mogelijkheid om het lasercomplex te bedienen na transport over lange afstanden.
MLTK-20. Lasereenheden 1, 2, 3
Blok 4. Telescoop vormen
In juli 2011 werd het MLTK-20-complex getest in een echte reparatieoperatie. Er werd besloten de installatie naar de Yamalo-Nenets Autonomous Okrug te sturen, waar een ongeval plaatsvond bij put nr. 506 van het West Tarkosalinskoye-gasveld. Na een pad van meer dan 4000 kilometer lang werd het lasercomplex bij de noodbron gemonteerd en begon al snel met zijn werk. Om door te gaan met het werk om het ongeval te elimineren, was het noodzakelijk om metalen constructies met een totaal gewicht van ongeveer 240 ton te demonteren, waardoor de gasarbeiders niet met standaardapparatuur konden werken. De krachtige thermische straling van de gastoorts maakte het onmogelijk om de vormingstelescoop op de aanbevolen afstand van niet meer dan 50 meter van de beschadigde constructies te installeren. Om deze reden werd het hoofdwerk uitgevoerd vanaf een afstand van 70 meter. In 30 uur sneed het MLTK-20-complex alle noodzakelijke structuren door, waarna het vuur begon te blussen.
Zoals u kunt zien, hebben mobiele lasertechnologische complexen van de MLTK-familie, ontwikkeld door het Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research, hun effectiviteit duidelijk aangetoond, en ze deden dit niet alleen tijdens het testen, maar ook in het echte werk om de brand in een gasput. Opgemerkt moet worden dat de MLTK-complexen puur civiele ontwikkelingen zijn, niet bedoeld voor militair gebruik. De kracht van deze systemen is onvoldoende om snel doelen op grote afstand te raken, wat echter bijna geen effect heeft op hun effectiviteit bij het uitvoeren van de taken waarvoor ze zijn ontworpen. Misschien zullen de ontwikkelingen op deze projecten in de toekomst worden gebruikt om gevechtslasers te maken, maar in hun huidige vorm hebben de systemen van de MLTK-familie een puur vreedzaam doel.
Gasfittingen na scheiding lasersnijden (wanddikte 50 mm)
Telescoopeenheid uitgeschoven op een afstand van 50 meter van het object
Voortzetting van lasersnijden na het uit elkaar trekken van de verstopping
Lasergesneden rib van de boortoren
Geschaafde tuitflens
