V posledních letech probíhá v různých zemích aktivní práce na vytváření bojových laserů. Od slibné zbraně této třídy se očekává vysoký výkon a může mít vážný dopad na budoucí ozbrojené konflikty. Nějakých úspěchů bylo dosaženo v oblasti laserových bojových systémů, ale takové zbraně mají k praktickému použití stále daleko. Vědci a konstruktéři musí vyřešit jen řadu důležitých problémů, které brání laserovým zbraním dostat se do armády. Mezitím v naší zemi vzniklo několik projektů laserových systémů, které se poněkud podobají zbraním a již se používají v praxi.
Na počátku devadesátých let zahájil Troitský institut pro inovační a fúzní výzkum (SSC RF TRINITI) výzkumné práce zaměřené na vytvoření slibného technologického komplexu založeného na laseru. Předpokládalo se, že mobilní laserový technologický komplex (MLTK) bude možné rychle dodat na požadované místo, nasadit a připravit k práci, načež bude schopen řezat různé objekty a struktury. Takový systém, jak jej navrhli autoři projektu, by mohl být použit k řešení široké škály problémů, s nimiž se potýkají různé podniky. Především měly být komplexy MLTK použity k eliminaci různých nehod atd. funguje.
Na konci devadesátých let dokončila společnost SSC RF TRINITY práce na prvních dvou projektech. V projektech MLTK-5 a MLTK-50 byly použity některé obecné myšlenky a vývoj, tyto komplexy se však lišily v řadě parametrů. Jejich hlavní rozdíl byl v typu a výkonu laseru. Laser komplexu MLTK-5 vyvinul výkon 5 kilowattů, MLTK-50-50 kW. První dva mobilní laserové technologické komplexy používaly lasery různých systémů. Méně výkonný komplex byl vybaven kontinuálním plynovým laserem (pracovní médium je směs oxidu uhličitého, neonů a helia) uzavřeného okruhu čerpaného samonosným výbojem. Komplex MLTK-50 zase obdržel opakovaně pulzovaný laser řízený elektronovým paprskem za použití směsi vzduchu a oxidu uhličitého jako pracovního média.
Mobilní laserový technologický komplex "MLTK-50"
Terénní zkoušky MLTK-50 na odpalovacím stanovišti pro dálkové řezání kovových konstrukcí
Mobilní laserový komplex MLTK-5 byl vyroben ve formě několika jednotek instalovaných na automobilovém návěsu (celková hmotnost asi 11 tun) a vhodných pro relativně jednoduchou přepravu na místo použití. V případě potřeby mohou být součásti komplexu rychle dodány na správné místo a připraveny k práci. Servisní personál 2-3 osob může připravit instalaci k provozu za hodinu a půl až dvě hodiny. Možnosti MLTK-5 umožňují generování laserového záření o výkonu 0,5 až 5 kW s vlnovou délkou 10,6 mikronů. Komplex MLTK-5, který spotřebovává asi 150 kW elektrické energie (380 V, 50 Hz), může ovlivnit objekty na vzdálenost asi 30 metrů. Přípustná doba nepřetržitého laserového provozu dosahuje 8-10 hodin.
Hlavním úkolem komplexu MLTK-5 je dálkové řezání a svařování různých struktur. Síla použitého laseru umožňuje působit destruktivně na různé objekty ve vzdálenosti několika desítek metrů. Studie však ukázaly, že MLTK-5 a podobné systémy lze použít k plnění dalších úkolů. Byla tedy zkoumána možnost čištění povrchů od různých nečistot: technologické nánosy, barvy atd. pomocí tzv. laserový peeling. Stejná technologie umožňuje čištění vodní hladiny od olejového filmu. Skutečný rozsah úkolů, které lze řešit pomocí mobilních laserových systémů, je tedy mnohem širší, než by se na první pohled mohlo zdát.
Vývoj komplexu MLTK-50 prováděl Troitský institut pro inovativní a fúzní výzkum ve spolupráci s Gazpromem. Hlavním úkolem při vývoji tohoto projektu bylo vytvoření mobilního laserového komplexu schopného řezat kovové a železobetonové konstrukce. Pro nouzové operace na tryskajících plynových nebo ropných vrtech byla navržena technika schopná řezat různé struktury na dálku od nich.
Základem pro nastavení MLTK-50 byl opakovaně pulzovaný laser řízený elektronovým paprskem, který jako pracovní médium používá směs plynů. Směs se skládá z atmosférického vzduchu s 5% přídavkem oxidu uhličitého. Směs plynů je čerpána pracovní komorou rychlostí přibližně 8 kg za sekundu. V tomto případě tok plynu vyvíjí rychlost až 50 m / s. K čerpání plynné směsi takovou rychlostí bylo nutné vytvořit čerpadlo založené na sériovém leteckém motoru. Jednotka plynové turbíny je umístěna tak, že pracovní komora laseru je v přívodu vzduchu. Na dva automobilové návěsy byl umístěn laser o výkonu 50 kilowattů a související zařízení. První je základna pro samotný laser a dalekohled systému vedení paprsku. Druhý návěs zase nese čerpací systém a řadu dalších pomocných součástí komplexu. Celková hmotnost dvou návěsů komplexu MLTK-50 se blíží 50 tunám. Mobilní komplex lze přepravovat po železnici ve speciálních kontejnerech.
Po příjezdu na místo výkonu práce může servisní personál tří lidí připravit komplex MLTK-50 do práce během několika hodin. Během provozu instalace vyžaduje napájení asi 750 kW. 50 kW laserový paprsek lze zaostřit na vzdálenost 20 až 80 metrů od komplexu. Laser komplexu může pracovat nepřetržitě po dobu nejvýše 10 minut, poté je nutná 20minutová přestávka. V tomto režimu může instalace řezat kovové a železobetonové konstrukce a provádět zadaný úkol. Gazprom obdržel několik sad systému MLTK-50.
Další mobilní laserový technologický komplex byl vytvořen v zájmu státní korporace „Rosatom“. Jednotka MLTK-2 byla vyvinuta nejen pro dálkové řezání různých struktur, ale také pro povrchovou dekontaminaci. Komplex MLTK-2 se skládá ze dvou modulů o rozměrech 2x2x2 metry, které dohromady váží maximálně 2 tuny. 2 kW vláknový laser použitý v tomto komplexu dokáže řezat kovové části až do tloušťky 20 mm ve vzdálenosti asi 6 metrů od výstupní optické hlavy. Je možné je nosit ve vzdálenosti několika desítek metrů od hlavních modulů komplexu.
Blokové schéma laserového technologického komplexu MLTK-20
Mobilní komplex MLTK-2 využívá nejen Rosatom, ale také Státní výzkumné středisko Ruské federace TRINITY. Výrobce, který upravil původní komplex, vytvořil sekci pro komerční řezání kovů. Na přání zákazníka je nová instalace schopna řezat plechy ze železných nebo neželezných kovů o tloušťce nejvýše 14 mm.
Systém MLTK-3 se stal dalším vývojem modulárních mobilních laserových systémů. Obsahuje tři zdroje záření o výkonu 1 kW najednou. Každý z těchto zdrojů záření má svůj vlastní chladicí systém. Generované záření ze tří zdrojů je přenášeno optickými kabely do systému pro tvarování a určování polohy svazku. Tento blok je zodpovědný za spojení několika paprsků do jednoho a jeho zaměření na požadovaný objekt. Charakteristickým rysem komplexu MLTK-3 je jeho architektura. Je rozdělen do sedmi modulů, z nichž každý váží nejvýše 100 kg. To usnadňuje přepravu a využití celého komplexu.
Nejnovější mobilní laserový komplex vytvořený v Troitském institutu pro inovativní a fúzní výzkum je MLTK-20, vyvinutý na objednávku Gazpromu. Svou architekturou připomíná MLTK-3 popsaný výše. MLTK-20 se skládá ze čtyř kontejnerů 2 x 2 x 2 metry o hmotnosti asi dvě tuny. Tři ze čtyř jednotek jsou vybaveny vláknovými lasery ytterbium s nastavitelným výkonem (od 0,5 do 8 kW) a jejich chladicími systémy. Tyto tři bloky jsou připojeny ke čtvrtému pomocí cesty z optických vláken. Ve čtvrtém bloku se nachází tvářecí dalekohled, systémy navádění paprsků a pracovní stanice operátora.
Laserový technologický komplex MLTK-2
Nasazení komplexu MLTK-20 po dodání na pracoviště netrvá déle než půl hodiny. Během této doby musí servisní personál připojit všechny kabely a spustit zařízení. Kabely z optických vláken používané v komplexu MLTK-20 umožňují umístit bloky se zdroji záření na vzdálenost až 90 metrů od bloku s formujícím se teleskopem. Dalekohled je schopen zaostřit laserový paprsek na vzdálenosti od 20 do 70 metrů. Při maximálním výkonu je komplex MLTK-20 schopen řezat kovové konstrukce o tloušťce více než 50 mm. V závislosti na tloušťce řezaného kovu může rychlost řezání dosáhnout dvou metrů za hodinu. Modulární architektura umožňuje použití komplexu MLTK-20 v různých konfiguracích. Některé úkoly lze provádět s jednou jednotkou se zdrojem záření a jednou s formovacím dalekohledem. Kromě toho je možné zvýšit výkon díky použití dalších jednotek s laserovým zařízením.
V roce 2011 komplex MLTK-20 několikrát ukázal své „dovednosti“. V květnu byla tedy ve školícím středisku Dosang (oblast Astrachaň) ve vlastnictví Gazpromu testována nová laserová instalace. Testovací program zahrnoval dálkové separační řezání plynových tvarovek o tloušťce stěny 50 mm. Ze vzdálenosti 40 metrů laserový komplex úspěšně prořízl potrubí konvenční studny. Tyto testy navíc ukázaly možnost provozu laserového komplexu po přepravě na velké vzdálenosti.
MLTK-20. Laserové jednotky 1, 2, 3
Blok 4. Tvarovací dalekohled
V červenci 2011 byl komplex MLTK-20 testován ve skutečné opravě. Bylo rozhodnuto odeslat instalaci do Yamalo-Nenets Autonomous Okrug, kde došlo k nehodě v vrtu č. 506 plynového pole West Tarkosalinskoye. Po cestě dlouhé přes 4000 kilometrů byl laserový komplex namontován poblíž nouzové studny a brzy začal pracovat. Pro pokračování prací na odstranění havárie bylo nutné demontovat kovové konstrukce o celkové hmotnosti asi 240 tun, což znemožnilo plynářům pracovat pomocí standardního vybavení. Silné tepelné záření z plynového hořáku znemožnilo instalaci formovacího dalekohledu v doporučené vzdálenosti maximálně 50 metrů od poškozených struktur. Z tohoto důvodu byla hlavní práce prováděna ze vzdálenosti 70 metrů. Za 30 hodin komplex MLTK-20 prořízl všechny potřebné struktury, načež začal oheň hasit.
Jak vidíte, mobilní laserové technologické komplexy rodiny MLTK, vyvinuté Troitským institutem pro inovativní a fúzní výzkum, jasně prokázaly svou účinnost, a to nejen během testování, ale také při skutečné práci na likvidaci požáru v plynová studna. Je třeba poznamenat, že komplexy MLTK jsou čistě civilní vývoj, nejsou určeny pro vojenské použití. Síla těchto systémů je nedostatečná pro rychlé zasažení cílů na velkou vzdálenost, což však nemá téměř žádný vliv na jejich účinnost při plnění úkolů, pro které jsou určeny. Možná, že vývoj těchto projektů v budoucnu bude použit k vytvoření bojových laserů, ale ve své současné podobě mají systémy rodiny MLTK čistě mírový účel.
Plynové armatury po dělení laserovým řezáním (tloušťka stěny 50 mm)
Dalekohled se vysunul ve vzdálenosti 50 metrů od objektu
Pokračování řezání laserem po odtržení blokády
Laserem řezané žebro jeřábu
Příruba s dobře stříhanou hubicí
