En los últimos años, se ha realizado un trabajo activo en varios países para crear láseres de combate. Se espera que un arma prometedora de esta clase tenga un alto rendimiento y pueda tener un impacto grave de cara a futuros conflictos armados. Se han logrado algunos éxitos en el campo de los sistemas de combate con láser, pero estas armas aún están lejos de su uso práctico. Los científicos y diseñadores solo tienen que resolver una serie de problemas importantes que impiden que las armas láser ingresen al ejército. Mientras tanto, en nuestro país se han creado varios proyectos de sistemas láser que, al ser algo similares a las armas, ya se están utilizando en la práctica.
A principios de los noventa, el Instituto Troitsk de Investigación Innovadora y de Fusión (SSC RF TRINITI) inició un trabajo de investigación destinado a crear un complejo tecnológico prometedor basado en un láser. Se asumió que el complejo tecnológico láser móvil (MLTK) podría entregarse rápidamente al lugar deseado, desplegarse y prepararse para el trabajo, después de lo cual podría cortar varios objetos y estructuras. Tal sistema, tal como lo concibieron los autores del proyecto, podría utilizarse para resolver una amplia gama de problemas a los que se enfrentan diversas empresas. En primer lugar, se suponía que los complejos MLTK se usarían para eliminar varios accidentes, etc. obras.
A finales de los noventa, SSC RF TRINITY completó el trabajo en los dos primeros proyectos. En los proyectos MLTK-5 y MLTK-50, se utilizaron algunas ideas y desarrollos generales; sin embargo, estos complejos diferían en varios parámetros. Su principal diferencia estaba en el tipo y la potencia del láser. El láser del complejo MLTK-5 desarrolló una potencia de 5 kilovatios, el MLTK-50 - 50 kW. Los dos primeros complejos tecnológicos de láser móvil utilizaron láseres de varios sistemas. Un complejo menos potente se equipó con un láser de gas continuo (el medio de trabajo es una mezcla de dióxido de carbono, neón y helio) de un circuito cerrado bombeado por una descarga autosostenida. El complejo MLTK-50, a su vez, recibió un láser controlado por haz de electrones pulsado repetidamente utilizando una mezcla de aire y dióxido de carbono como medio de trabajo.
Complejo tecnológico láser móvil "MLTK-50"
Pruebas de campo de MLTK-50 en un puesto de cocción para corte remoto de estructuras metálicas
El complejo láser móvil MLTK-5 se fabricó en forma de varias unidades instaladas en un semirremolque de automóvil (peso total de aproximadamente 11 toneladas) y adecuado para un transporte relativamente simple al lugar de uso. Si es necesario, los componentes del complejo se pueden entregar rápidamente al lugar correcto y prepararlos para el trabajo. El personal de servicio de 2-3 personas puede preparar la instalación para su funcionamiento en una hora y media a dos horas. Las capacidades de MLTK-5 permiten generar radiación láser con una potencia de 0,5 a 5 kW con una longitud de onda de 10,6 micrones. Consumiendo alrededor de 150 kW de electricidad (380 V, 50 Hz), el complejo MLTK-5 puede afectar a objetos a una distancia de unos 30 metros. El tiempo permitido de funcionamiento continuo del láser alcanza las 8-10 horas.
La tarea principal del complejo MLTK-5 es el corte y la soldadura a distancia de varias estructuras. La potencia del láser utilizado permite ejercer un efecto destructivo sobre varios objetos a una distancia de varias decenas de metros. Sin embargo, los estudios han demostrado que MLTK-5 y sistemas similares se pueden utilizar para realizar otras tareas. Así, se ha investigado la posibilidad de limpiar superficies de diversos contaminantes: depósitos tecnológicos, pintura, etc. utilizando el llamado. peeling láser. La misma tecnología permite limpiar la superficie del agua de la película de aceite. Por lo tanto, la gama real de tareas que se pueden resolver utilizando sistemas láser móviles es mucho más amplia de lo que podría parecer a primera vista.
El desarrollo del complejo MLTK-50 fue realizado por el Instituto Troitsk de Investigación Innovadora y de Fusión en cooperación con Gazprom. La tarea principal en el desarrollo de este proyecto fue la creación de un complejo láser móvil capaz de cortar estructuras metálicas y de hormigón armado. Se propuso una técnica capaz de cortar una variedad de estructuras a una distancia de ellas para su uso en operaciones de emergencia en pozos de gas o petróleo que brotan.
La base para la configuración del MLTK-50 fue un láser controlado por haz de electrones pulsado repetidamente, que utiliza una mezcla de gas como medio de trabajo. La mezcla consta de aire atmosférico con una adición de dióxido de carbono al 5%. La mezcla de gases se bombea a través de la cámara de trabajo a una velocidad de aproximadamente 8 kg por segundo. En este caso, el flujo de gas desarrolla una velocidad de hasta 50 m / s. Para bombear la mezcla de gas a tal velocidad, era necesario crear una bomba basada en un motor de avión en serie. La unidad de turbina de gas está ubicada de tal manera que la cámara de trabajo del láser está en su entrada de aire. Se colocaron un láser de 50 kilovatios y el equipo asociado en dos semirremolques de automóviles. La primera es la base del propio láser y el telescopio del sistema de guía del haz. El segundo semirremolque, a su vez, lleva el sistema de bombeo y varios otros componentes auxiliares del complejo. El peso total de los dos semirremolques del complejo MLTK-50 se acerca a las 50 toneladas. El complejo móvil se puede transportar por ferrocarril en contenedores especiales.
A su llegada al lugar de trabajo, el personal de servicio de tres personas puede preparar el complejo MLTK-50 para trabajar en unas pocas horas. Durante el funcionamiento, la instalación requiere una fuente de alimentación de unos 750 kW. El rayo láser de 50 kW se puede enfocar a una distancia de 20 a 80 metros del complejo. El láser del complejo puede funcionar de forma continua durante no más de 10 minutos, después de lo cual se requiere un descanso de 20 minutos. En este modo, la instalación puede cortar estructuras metálicas y de hormigón armado, realizando la tarea asignada. Gazprom ha recibido varios juegos del sistema MLTK-50.
El próximo complejo tecnológico láser móvil se creó en interés de la corporación estatal "Rosatom". La unidad MLTK-2 fue desarrollada no solo para el corte remoto de varias estructuras, sino también para la descontaminación de superficies. El complejo MLTK-2 consta de dos módulos de 2x2x2 metros, que en conjunto no pesan más de 2 toneladas. El láser de fibra de 2 kW utilizado en este complejo puede cortar piezas metálicas de hasta 20 mm de espesor a una distancia de unos 6 metros del cabezal óptico de salida. Es posible llevar este último a una distancia de varias decenas de metros de los módulos principales del complejo.
Diagrama de bloques del complejo tecnológico láser MLTK-20
El complejo móvil MLTK-2 es utilizado no solo por Rosatom, sino también por el Centro Estatal de Investigación de la Federación Rusa TRINITY. El fabricante, habiendo modificado el complejo original, creó una sección para corte de metal comercial. A petición del cliente, la nueva instalación es capaz de cortar chapas de metales ferrosos o no ferrosos con un espesor de no más de 14 mm.
El sistema MLTK-3 se convirtió en un desarrollo adicional de los sistemas láser móviles modulares. Incluye tres fuentes de radiación con una potencia de 1 kW a la vez. Cada una de estas fuentes de radiación tiene su propio sistema de enfriamiento. La radiación generada por las tres fuentes se transmite a través de cables de fibra óptica al sistema de posicionamiento y formación de haces. Este bloque se encarga de combinar varios rayos en uno y apuntarlo al objeto deseado. Un rasgo característico del complejo MLTK-3 es su arquitectura. Está dividido en siete módulos, cada uno de los cuales no pesa más de 100 kg. Esto facilita el transporte y uso de todo el complejo.
El último complejo de láser móvil creado en el Instituto Troitsk de Investigación de Fusión e Innovación es MLTK-20, desarrollado por orden de Gazprom. Su arquitectura se asemeja a la MLTK-3 descrita anteriormente. MLTK-20 consta de cuatro contenedores de 2x2x2 metros que pesan aproximadamente dos toneladas cada uno. Tres de cada cuatro unidades están equipadas con láseres de fibra de iterbio con potencia regulable (de 0,5 a 8 kW) y sus sistemas de refrigeración. Estos tres bloques se conectan al cuarto mediante una ruta de fibra óptica. El cuarto bloque alberga el telescopio de formación, los sistemas de guía del haz y la estación de trabajo del operador.
Complejo tecnológico láser MLTK-2
No se tarda más de media hora en desplegar el complejo MLTK-20 después de la entrega en el lugar de trabajo. Durante este tiempo, el personal de servicio debe conectar todos los cables y poner en marcha el equipo. Los cables de fibra óptica utilizados en el complejo MLTK-20 permiten colocar bloques con fuentes de radiación a una distancia de hasta 90 metros del bloque con el telescopio formador. El telescopio es capaz de enfocar un rayo láser a distancias de 20 a 70 metros. A máxima potencia, el complejo MLTK-20 es capaz de cortar estructuras metálicas con un espesor de más de 50 mm. Dependiendo del grosor del metal que se corte, la velocidad de corte puede alcanzar los dos metros por hora. La arquitectura modular permite que el complejo MLTK-20 se utilice en varias configuraciones. Ciertas tareas se pueden realizar con una unidad con una fuente de radiación y otra con un telescopio formador. Además, es posible aumentar la potencia debido al uso de unidades adicionales con equipo láser.
En 2011, el complejo MLTK-20 mostró sus "habilidades" varias veces. Así, en mayo, se probó una nueva instalación de láser en el centro de formación de Dosang (región de Astrakhan), propiedad de Gazprom. El programa de prueba incluyó el corte por separación remota de racores de gas con un espesor de pared de 50 mm. Desde una distancia de 40 metros, el complejo láser cortó con éxito la tubería de un pozo convencional. Además, estas pruebas mostraron la posibilidad de operar el complejo láser después del transporte a largas distancias.
MLTK-20. Unidades láser 1, 2, 3
Bloque 4. Telescopio de formación
En julio de 2011, el complejo MLTK-20 se probó en una operación de reparación real. Se decidió enviar la instalación al Okrug Autónomo de Yamalo-Nenets, donde ocurrió un accidente en el pozo No. 506 del campo de gas West Tarkosalinskoye. Después de un recorrido de más de 4000 kilómetros de largo, el complejo láser se montó cerca del pozo de emergencia y pronto comenzó a funcionar. Para continuar con los trabajos de eliminación del accidente, fue necesario el desmantelamiento de estructuras metálicas con un peso total de unas 240 toneladas, lo que impidió que los trabajadores del gas trabajaran con equipo estándar. La poderosa radiación térmica de la antorcha de gas hizo imposible instalar el telescopio de formación a la distancia recomendada de no más de 50 metros de las estructuras dañadas. Por este motivo, el trabajo principal se realizó desde una distancia de 70 metros. En 30 horas, el complejo MLTK-20 cortó todas las estructuras necesarias, después de lo cual el fuego comenzó a extinguirse.
Como puede ver, los complejos tecnológicos láser móviles de la familia MLTK, desarrollados por el Instituto Troitsk de Investigación Innovadora y de Fusión, han demostrado claramente su efectividad, y lo hicieron no solo durante las pruebas, sino también en trabajos reales para eliminar el fuego en un pozo de gas. Cabe señalar que los complejos MLTK son desarrollos puramente civiles, no destinados al uso militar. La potencia de estos sistemas es insuficiente para alcanzar rápidamente objetivos a gran distancia, lo que, sin embargo, casi no tiene ningún efecto sobre su eficacia en la realización de las tareas para las que están diseñados. Quizás los desarrollos de estos proyectos en el futuro se utilizarán para crear láseres de combate, pero en su forma actual, los sistemas de la familia MLTK tienen un propósito puramente pacífico.
Racores de gas después del corte por láser de separación (espesor de pared 50 mm)
Unidad de telescopio extendida a una distancia de 50 metros del objeto
Continuación del corte por láser después de separar el bloqueo.
Costilla cortada con láser de la torre de perforación
Brida de pico de pozo cizallado
