Соңғы жылдары әр түрлі елдерде жауынгерлік лазерлерді құру бойынша белсенді жұмыс жүргізілуде. Бұл класстың перспективалы қаруы жоғары өнімділікке ие болады және болашақтағы қарулы қақтығыстарға елеулі әсер етуі мүмкін. Лазерлік жауынгерлік жүйелер саласында кейбір жетістіктерге қол жеткізілді, бірақ мұндай қарулар іс жүзінде қолданудан әлі алыс. Ғалымдар мен дизайнерлер лазерлік қарудың әскерге түсуіне жол бермейтін бірқатар маңызды мәселелерді шешуі керек. Сонымен қатар, біздің елімізде қаруға ұқсайтын лазерлік жүйелердің бірнеше жобалары құрылды, олар іс жүзінде қолданылуда.
Тоқсаныншы жылдардың басында Троицк инновациялық және синтездік зерттеулер институты (SSC RF TRINITI) лазер негізінде перспективалы технологиялық кешен құруға бағытталған зерттеу жұмыстарын бастады. Жылжымалы лазерлік технологиялық кешенді (MLTK) қажетті жерге тез жеткізуге, орналастыруға және жұмысқа дайындауға болады, содан кейін әр түрлі объектілер мен конструкцияларды кесуге болады деп болжалды. Жоба авторлары ойлағандай мұндай жүйе әр түрлі кәсіпорындар тап болатын мәселелердің кең ауқымын шешу үшін қолданылуы мүмкін. Ең алдымен, MLTK кешендері әртүрлі апаттарды жою үшін қолданылуы керек еді және т. жұмыс істейді.
Тоқсаныншы жылдардың аяғында SSC RF TRINITY алғашқы екі жоба бойынша жұмысты аяқтады. MLTK-5 және MLTK-50 жобаларында кейбір жалпы идеялар мен әзірлемелер қолданылды, алайда бұл кешендер бірқатар параметрлер бойынша ерекшеленді. Олардың негізгі айырмашылығы лазердің түрі мен қуатында болды. MLTK-5 кешенінің лазері қуаты 5 киловатт, MLTK-50-50 кВт құрады. Алғашқы екі жылжымалы лазерлік технологиялық кешенде әр түрлі жүйелердің лазерлері қолданылды. Күштілігі төмен кешен үздіксіз газ лазерімен (жұмыс ортасы-көмірқышқыл газы, неон және гелий қоспасы) жабық тізбектің өздігінен ағатын разрядпен айдалды. MLTK-50 кешені өз кезегінде жұмыс ортасы ретінде ауа мен көмірқышқыл газының қоспасын қолдана отырып, қайталанатын импульсті электронды-сәулелі басқарылатын лазерді алды.
«MLTK-50» жылжымалы лазерлік технологиялық кешені
Металл конструкцияларын қашықтықтан кесуге арналған атыс стендісінде MLTK-50 далалық сынақтары
MLTK-5 мобильді лазерлік кешені автокөліктің жартылай тіркемесіне (жалпы салмағы шамамен 11 тонна) орнатылған бірнеше қондырғы түрінде жасалған және пайдалану орнына салыстырмалы түрде қарапайым тасымалдауға жарамды. Қажет болса, кешеннің компоненттерін қажетті жерге тез жеткізіп, жұмысқа дайындауға болады. 2-3 адамнан тұратын сервистік персонал қондырғыны бір жарым-екі сағат ішінде жұмысқа дайындай алады. MLTK-5 мүмкіндіктері толқын ұзындығы 10,6 мкм қуаты 0,5-тен 5 кВт-қа дейінгі лазерлік сәуле шығаруға мүмкіндік береді. Шамамен 150 кВт электр энергиясын тұтынатын (380 В, 50 Гц) MLTK-5 кешені шамамен 30 метр қашықтықтағы объектілерге әсер етуі мүмкін. Лазердің үздіксіз жұмысының рұқсат етілген уақыты 8-10 сағатқа жетеді.
MLTK-5 кешенінің негізгі міндеті-әр түрлі конструкцияларды қашықтықтан кесу және дәнекерлеу. Қолданылатын лазердің қуаты әр түрлі объектілерге бірнеше ондаған метр қашықтықта жойқын әсер етуге мүмкіндік береді. Дегенмен, зерттеулер MLTK-5 және оған ұқсас жүйелерді басқа тапсырмаларды орындау үшін қолдануға болатынын көрсетті. Осылайша, беттерді әр түрлі ластаушы заттардан тазарту мүмкіндігі зерттелді: технологиялық шөгінділер, бояулар және т.б. деп аталатынды қолдана отырып. лазерлік пилинг. Сол технология су қабатын майлы қабықтан тазартуға мүмкіндік береді. Осылайша, мобильді лазерлік жүйелердің көмегімен шешілетін нақты тапсырмалар ауқымы бір қарағанда көрінгеннен әлдеқайда кең.
MLTK-50 кешенін әзірлеуді Троицк инновациялық және термиялық зерттеулер институты Газпроммен бірлесе отырып жүргізді. Бұл жобаны әзірлеудегі негізгі міндет металл мен темірбетон конструкцияларын кесуге қабілетті жылжымалы лазерлік кешенді құру болды. Әр түрлі құрылымдарды олардан қашықтықта кесуге қабілетті әдіс газды немесе мұнай ұңғымаларын шұғыл түрде шашырату кезінде қолдану үшін ұсынылды.
MLTK-50 қондырғысының негізі жұмыс ортасы ретінде газ қоспасын қолданатын қайталанатын импульсті электронды-сәулелі басқарылатын лазер болды. Қоспа құрамында 5% көмірқышқыл газы бар атмосфералық ауадан тұрады. Газ қоспасы жұмыс камерасы арқылы секундына шамамен 8 кг жылдамдықпен айдалады. Бұл жағдайда газ ағыны 50 м / с дейін жылдамдықты дамытады. Газ қоспасын осындай жылдамдықпен айдау үшін сериялық ұшақ қозғалтқышы негізінде сорғы жасау қажет болды. Газтурбиналық қондырғы лазердің жұмыс камерасы оның ауа қабылдайтын бөлігінде орналасқан. 50 кВт лазер және онымен байланысты жабдық екі автокөлік жартылай тіркемесіне орналастырылды. Біріншісі - лазердің негізі және сәулені бағыттау жүйесінің телескопы. Екінші жартылай тіркеме, өз кезегінде, сорғы жүйесін және басқа да бірқатар қосалқы компоненттерді тасымалдайды. MLTK-50 кешенінің екі жартылай тіркемесінің жалпы салмағы 50 тоннаға жақындайды. Жылжымалы кешенді арнайы контейнерлерде теміржолмен тасымалдауға болады.
Жұмыс орнына келгеннен кейін үш адамнан тұратын қызмет көрсетуші персонал бірнеше сағат ішінде МЛТК-50 кешенін жұмысқа дайындай алады. Жұмыс кезінде қондырғы шамамен 750 кВт қуат көзін қажет етеді. 50 кВт лазерлік сәулені кешеннен 20-80 метр қашықтықта шоғырландыруға болады. Кешеннің лазері 10 минуттан аспайтын үздіксіз жұмыс жасай алады, содан кейін 20 минуттық үзіліс қажет. Бұл режимде қондырғы берілген тапсырманы орындай отырып, металл және темірбетон конструкцияларын кесе алады. Газпром MLTK-50 жүйесінің бірнеше жиынтығын алды.
Келесі мобильді лазерлік технологиялық кешен «Росатом» мемлекеттік корпорациясының мүддесі үшін жасалды. MLTK-2 қондырғысы әр түрлі конструкцияларды қашықтан кесуге ғана емес, сонымен қатар бетін залалсыздандыруға арналған. MLTK-2 кешені 2х2х2 метрлік екі модульден тұрады, олардың салмағы 2 тоннадан аспайды. Бұл кешенде қолданылатын 2 кВт талшықты лазер қалыңдығы 20 мм дейінгі металл бөлшектерді шығыс оптикалық басынан шамамен 6 метр қашықтықта кесе алады. Соңғысын кешеннің негізгі модульдерінен бірнеше ондаған метр қашықтықта алып жүруге болады.
MLTK-20 лазерлік технологиялық кешенінің блок-схемасы
MLTK-2 жылжымалы кешенін Росатом ғана емес, сонымен қатар Ресей Федерациясының мемлекеттік ғылыми орталығы TRINITY де пайдаланады. Өндіруші бастапқы кешенді өзгерте отырып, коммерциялық металл кесуге арналған секция құрды. Тапсырыс берушінің қалауы бойынша жаңа қондырғы қалыңдығы 14 мм-ден аспайтын қара немесе түсті металдардың қаңылтырларын кесуге қабілетті.
MLTK-3 жүйесі модульдік жылжымалы лазерлік жүйелердің одан әрі дамуы болды. Ол бірден 1 кВт қуаты бар үш сәулелену көзін қамтиды. Бұл сәулелену көздерінің әрқайсысының өзіндік салқындату жүйесі бар. Үш көзден алынған сәулелену талшықты -оптикалық кабельдер арқылы сәулелендіру мен орналастыру жүйесіне беріледі. Бұл блок бірнеше сәулелерді бір сәулеге біріктіріп, оны қажетті объектіге бағыттауға жауап береді. MLTK-3 кешенінің тән ерекшелігі-оның сәулеті. Ол жеті модульге бөлінген, олардың әрқайсысының салмағы 100 кг аспайды. Бұл бүкіл кешенді тасымалдауды және пайдалануды жеңілдетеді.
Троицк инновациялық және синтездік зерттеулер институтында құрылған соңғы мобильді лазерлік кешен-Газпром тапсырысы бойынша жасалған MLTK-20. Оның архитектурасы жоғарыда сипатталған MLTK-3-ке ұқсайды. MLTK-20 әрқайсысының салмағы екі тоннадан асатын 2х2х2 метрлік төрт контейнерден тұрады. Төрт агрегаттың үшеуі реттелетін қуаты (0,5 -тен 8 кВт -қа дейін) итербиум талшықты лазерлермен және олардың салқындату жүйелерімен жабдықталған. Бұл үш блок төртінші блокқа талшықты -оптикалық жол арқылы қосылады. Төртінші блокта телескоп, сәулені бағыттау жүйесі және оператордың жұмыс станциясы орналасқан.
MLTK-2 лазерлік технологиялық кешені
Жұмыс орнына жеткізілгеннен кейін MLTK-20 кешенін орналастыруға жарты сағаттан аспайды. Осы уақыт ішінде қызмет көрсетуші персонал барлық кабельдерді қосып, жабдықты іске қосуы керек. MLTK-20 кешенінде қолданылатын талшықты-оптикалық кабельдер сәулелену көздері бар блоктарды блоктан формальды телескоппен 90 метрге дейінгі қашықтықта орналастыруға мүмкіндік береді. Телескоп 20 -дан 70 метрге дейінгі қашықтықта лазер сәулесін фокустауға қабілетті. Максималды қуатта MLTK-20 кешені қалыңдығы 50 мм-ден асатын металл конструкцияларын кесуге қабілетті. Кесілетін металдың қалыңдығына байланысты кесу жылдамдығы сағатына екі метрге жетуі мүмкін. Модульдік архитектура MLTK-20 кешенін әр түрлі конфигурацияда қолдануға мүмкіндік береді. Белгілі бір тапсырмаларды сәулелену көзі бар бір қондырғымен, ал телескоппен қалыптастыруға болады. Сонымен қатар, лазерлік қондырғылары бар қосымша қондырғыларды қолдану есебінен қуатты арттыруға болады.
2011 жылы МЛТК-20 кешені өзінің «шеберлігін» бірнеше рет көрсетті. Осылайша, мамыр айында Газпромға тиесілі Dosang оқу орталығында (Астрахан облысы) жаңа лазер қондырғысы сыналды. Сынақ бағдарламасына қабырғасының қалыңдығы 50 мм болатын газ арматурасын қашықтықтан бөлу арқылы кесу енгізілді. Лазерлік кешен 40 метр қашықтықтан кәдімгі ұңғыманың құбырын сәтті қиды. Сонымен қатар, бұл сынақтар алыс қашықтыққа тасымалдағаннан кейін лазерлік кешенді пайдалану мүмкіндігін көрсетті.
MLTK-20. Лазерлік қондырғылар 1, 2, 3
Блок 4. Телескопты қалыптастыру
2011 жылдың шілдесінде MLTK-20 кешені нақты жөндеу операциясында сыналды. Батыс Таркосалинское газ кен орнының No506 ұңғымасында апат орын алған Ямало-Ненец автономиялық округіне қондырғыны жіберу туралы шешім қабылданды. Ұзындығы 4000 шақырымнан асатын жолдан кейін лазерлік кешен апатты ұңғыманың жанына орнатылды және көп ұзамай өз жұмысын бастады. Апатты жою бойынша жұмысты жалғастыру үшін жалпы салмағы 240 тоннадай металл конструкцияларын бөлшектеу қажет болды, бұл газшылардың стандартты жабдықты қолдана отырып жұмыс істеуіне кедергі келтірді. Газ алауының қуатты жылу сәулеленуі зақымдалған конструкциялардан 50 метрден аспайтын ұсынылатын қашықтықта қалыптаушы телескопты орнатуға мүмкіндік бермеді. Осы себепті негізгі жұмыс 70 метр қашықтықтан жүргізілді. 30 сағат ішінде MLTK-20 кешені барлық қажетті құрылымдарды кесіп тастады, содан кейін өртті сөндіру басталды.
Көріп отырғаныңыздай, Троицк инновациялық және синтезді зерттеу институты жасаған MLTK отбасының мобильді лазерлік технологиялық кешендері олардың тиімділігін айқын көрсетті және олар мұны тек тестілеу кезінде ғана емес, сонымен қатар өртті сөндіру бойынша нақты жұмыста жасады. газ ұңғымасы. Айта кету керек, MLTK кешендері әскери мақсатқа арналмаған, тек азаматтық әзірлемелер. Бұл жүйелердің қуаты үлкен қашықтықта нысанаға тез жету үшін жеткіліксіз, алайда, олар өздеріне арналған тапсырмаларды орындауда олардың тиімділігіне әсер етпейді. Мүмкін, болашақта бұл жобалар бойынша әзірлемелер жауынгерлік лазерлерді жасау үшін пайдаланылатын шығар, бірақ олардың қазіргі түрінде MLTK отбасының жүйелері таза бейбіт мақсатты көздейді.
Бөлінгеннен кейінгі газ арматурасы лазерлік кесу (қабырғаның қалыңдығы 50 мм)
Телескоп қондырғысы объектіден 50 метр қашықтықта ұзартылды
Тығыздықты алып тастағаннан кейін лазермен кесуді жалғастыру
Дериктің лазерлік кесілген қабырғасы
Жақсы қырылған фланец
