Nos últimos anos, um trabalho ativo tem ocorrido em vários países para criar lasers de combate. Espera-se que uma arma promissora dessa classe tenha alto desempenho e possa ter um sério impacto em face de futuros conflitos armados. Alguns sucessos foram alcançados no campo dos sistemas de combate a laser, mas essas armas ainda estão longe do uso prático. Cientistas e designers só precisam resolver uma série de problemas importantes que impedem que as armas a laser entrem no exército. Enquanto isso, em nosso país, vários projetos de sistemas de laser foram criados, os quais, sendo um tanto semelhantes a armas, já estão sendo utilizados na prática.
No início dos anos 90, o Instituto Troitsk de Pesquisa Inovadora e Fusão (SSC RF TRINITI) iniciou um trabalho de pesquisa com o objetivo de criar um promissor complexo tecnológico baseado em laser. Partiu-se do pressuposto de que o complexo tecnológico de laser móvel (MLTK) poderia ser rapidamente entregue no local desejado, implantado e preparado para o trabalho, após o que seria capaz de cortar vários objetos e estruturas. Tal sistema, conforme concebido pelos autores do projeto, poderia ser usado para resolver uma ampla gama de problemas enfrentados por várias empresas. Em primeiro lugar, os complexos MLTK deveriam ser usados para eliminar vários acidentes, etc. trabalho.
No final dos anos noventa, SSC RF TRINITY concluiu os trabalhos nos primeiros dois projetos. Nos projetos MLTK-5 e MLTK-50, algumas idéias e desenvolvimentos gerais foram usados; no entanto, esses complexos diferiam em vários parâmetros. Sua principal diferença estava no tipo e na potência do laser. O laser do complexo MLTK-5 desenvolveu uma potência de 5 quilowatts, o MLTK-50 - 50 kW. Os dois primeiros complexos tecnológicos de laser móvel usavam lasers de vários sistemas. Um complexo menos poderoso foi equipado com um laser de gás contínuo (o meio de trabalho é uma mistura de dióxido de carbono, néon e hélio) de um circuito fechado bombeado por uma descarga autossustentada. O complexo MLTK-50, por sua vez, recebeu um laser controlado por feixe de elétrons pulsado repetidamente usando uma mistura de ar e dióxido de carbono como meio de trabalho.
Complexo tecnológico de laser móvel "MLTK-50"
Testes de campo de MLTK-50 em um posto de queima para corte remoto de estruturas metálicas
O complexo móvel de laser MLTK-5 foi feito na forma de várias unidades instaladas em um semi-reboque de carro (peso total de cerca de 11 toneladas) e adequado para transporte relativamente simples até o local de uso. Se necessário, os componentes do complexo podem ser rapidamente entregues no local certo e preparados para o trabalho. Uma equipe de serviço de 2 a 3 pessoas pode preparar a instalação para operação em uma hora e meia a duas horas. As capacidades do MLTK-5 permitem gerar radiação laser com potência de 0,5 a 5 kW com comprimento de onda de 10,6 mícrons. Consumindo cerca de 150 kW de eletricidade (380 V, 50 Hz), o complexo MLTK-5 pode afetar objetos a uma distância de cerca de 30 metros. O tempo permitido de operação contínua do laser chega a 8-10 horas.
A principal tarefa do complexo MLTK-5 é o corte remoto e a soldagem de várias estruturas. A potência do laser utilizado permite exercer um efeito destrutivo sobre vários objetos a uma distância de várias dezenas de metros. No entanto, estudos mostraram que o MLTK-5 e sistemas semelhantes podem ser usados para realizar outras tarefas. Assim, a possibilidade de limpeza de superfícies de vários contaminantes tem sido investigada: depósitos tecnológicos, tinta, etc. usando o chamado. peeling a laser. A mesma tecnologia permite limpar a superfície da água da película de óleo. Portanto, a gama real de tarefas que podem ser resolvidas usando sistemas de laser móveis é muito mais ampla do que pode parecer à primeira vista.
O desenvolvimento do complexo MLTK-50 foi realizado pelo Instituto Troitsk para Pesquisa Inovadora e de Fusão em cooperação com a Gazprom. A principal tarefa no desenvolvimento deste projeto foi a criação de um complexo móvel de laser capaz de cortar estruturas metálicas e de concreto armado. Uma técnica capaz de cortar uma variedade de estruturas à distância delas foi proposta para uso em operações de emergência em jatos de gás ou poços de petróleo.
A base para a configuração do MLTK-50 foi um laser controlado por feixe de elétrons pulsado repetidamente, que usa uma mistura de gás como meio de trabalho. A mistura consiste em ar atmosférico com adição de 5% de dióxido de carbono. A mistura de gás é bombeada através da câmara de trabalho a uma velocidade de cerca de 8 kg por segundo. Nesse caso, o fluxo de gás desenvolve uma velocidade de até 50 m / s. Para bombear a mistura de gás nessa velocidade, foi necessário criar uma bomba baseada em um motor de aeronave em série. A unidade de turbina a gás está localizada de forma que a câmara de trabalho do laser esteja em sua entrada de ar. Um laser de 50 quilowatts e equipamento associado foram colocados em dois semi-reboques de automóveis. O primeiro é a base do próprio laser e o telescópio do sistema de orientação do feixe. Já o segundo semirreboque carrega o sistema de bombeamento e uma série de outros componentes auxiliares do complexo. O peso total dos dois semirreboques do complexo MLTK-50 é de aproximadamente 50 toneladas. O complexo móvel pode ser transportado por ferrovia em contêineres especiais.
Após a chegada ao local de trabalho, o pessoal de serviço de três pessoas pode preparar o complexo MLTK-50 para o trabalho em poucas horas. Durante a operação, a instalação requer uma fonte de alimentação de cerca de 750 kW. O feixe de laser de 50 kW pode ser focalizado a uma distância de 20 a 80 metros do complexo. O laser do complexo pode funcionar continuamente por no máximo 10 minutos, após os quais é necessário um intervalo de 20 minutos. Neste modo, a instalação pode cortar estruturas metálicas e de concreto armado, cumprindo a tarefa atribuída. A Gazprom recebeu vários conjuntos do sistema MLTK-50.
O próximo complexo tecnológico de laser móvel foi criado no interesse da empresa estatal "Rosatom". A unidade MLTK-2 foi desenvolvida não apenas para corte remoto de várias estruturas, mas também para descontaminação de superfícies. O complexo MLTK-2 consiste em dois módulos medindo 2x2x2 metros, que juntos não pesam mais de 2 toneladas. O laser de fibra de 2 kW usado neste complexo pode cortar peças de metal de até 20 mm de espessura a uma distância de cerca de 6 metros da cabeça óptica de saída. É possível transportar este último a uma distância de várias dezenas de metros dos módulos principais do complexo.
Diagrama de blocos do complexo tecnológico do laser MLTK-20
O complexo móvel MLTK-2 é usado não apenas pela Rosatom, mas também pelo Centro de Pesquisa Estatal da Federação Russa TRINITY. O fabricante, tendo modificado o complexo original, criou uma seção para corte comercial de metais. A pedido do cliente, a nova instalação é capaz de cortar chapas de metais ferrosos ou não ferrosos com espessura não superior a 14 mm.
O sistema MLTK-3 tornou-se um desenvolvimento posterior de sistemas de laser móveis modulares. Inclui três fontes de radiação com potência de 1 kW de uma vez. Cada uma dessas fontes de radiação possui seu próprio sistema de resfriamento. A radiação gerada a partir das três fontes é transmitida através de cabos de fibra óptica para o sistema de formação e posicionamento de feixes. Este bloco é responsável por combinar vários raios em um e apontá-lo para o objeto desejado. Uma característica do complexo MLTK-3 é sua arquitetura. É dividido em sete módulos, cada um pesando no máximo 100 kg. Isso facilita o transporte e uso de todo o complexo.
O mais recente complexo de laser móvel criado no Instituto Troitsk para Pesquisa Inovadora e Fusão é o MLTK-20, desenvolvido por encomenda da Gazprom. Sua arquitetura se assemelha ao MLTK-3 descrito acima. O MLTK-20 consiste em quatro contêineres de 2x2x2 metros pesando cerca de duas toneladas cada. Três em cada quatro unidades estão equipadas com lasers de fibra de itérbio com potência ajustável (de 0,5 a 8 kW) e seus sistemas de resfriamento. Esses três blocos são conectados ao quarto por meio de um caminho de fibra óptica. O quarto bloco abriga o telescópio de formação, os sistemas de orientação do feixe e a estação de trabalho do operador.
Complexo tecnológico de laser MLTK-2
Não leva mais de meia hora para implantar o complexo MLTK-20 após a entrega no local de trabalho. Durante esse tempo, o pessoal de serviço deve conectar todos os cabos e inicializar o equipamento. Os cabos de fibra ótica usados no complexo MLTK-20 permitem colocar blocos com fontes de radiação a uma distância de até 90 metros do bloco com o telescópio de formação. O telescópio é capaz de focalizar um feixe de laser a distâncias de 20 a 70 metros. Na potência máxima, o complexo MLTK-20 é capaz de cortar estruturas metálicas com espessura superior a 50 mm. Dependendo da espessura do metal a ser cortado, a velocidade de corte pode chegar a dois metros por hora. A arquitetura modular permite que o complexo MLTK-20 seja usado em várias configurações. Certas tarefas podem ser realizadas com uma unidade com uma fonte de radiação e outra com um telescópio de formação. Além disso, é possível aumentar a potência devido ao uso de unidades adicionais com equipamentos a laser.
Em 2011, o complexo MLTK-20 mostrou suas "habilidades" várias vezes. Assim, em maio, uma nova instalação de laser foi testada no centro de treinamento Dosang (região de Astrakhan), de propriedade da Gazprom. O programa de teste incluiu corte por separação remota de conexões de gás com espessura de parede de 50 mm. A uma distância de 40 metros, o complexo de laser cortou com sucesso a tubulação de um poço convencional. Além disso, esses testes mostraram a possibilidade de operar o complexo de laser após o transporte em longas distâncias.
MLTK-20. Unidades de laser 1, 2, 3
Bloco 4. Telescópio de formação
Em julho de 2011, o complexo MLTK-20 foi testado em uma operação de reparo real. Foi decidido enviar a instalação para o Okrug Autônomo Yamalo-Nenets, onde ocorreu um acidente no poço nº 506 do campo de gás West Tarkosalinskoye. Após um trajeto de mais de 4.000 quilômetros de extensão, o complexo de laser foi montado próximo ao poço de emergência e logo começou seu trabalho. Para dar continuidade aos trabalhos de eliminação do acidente, foi necessário desmontar estruturas metálicas com um peso total de cerca de 240 toneladas, o que impediu os trabalhadores do gás de trabalhar com equipamentos padrão. A poderosa radiação térmica da tocha a gás impossibilitou a instalação do telescópio de formação na distância recomendada de não mais do que 50 metros das estruturas danificadas. Por este motivo, a obra principal foi realizada a uma distância de 70 metros. Em 30 horas, o complexo MLTK-20 cortou todas as estruturas necessárias, após o que o fogo começou a ser extinto.
Como você pode ver, os complexos tecnológicos de laser móvel da família MLTK, desenvolvidos pelo Instituto Troitsk para Pesquisa Inovadora e Fusão, demonstraram claramente sua eficácia, e eles fizeram isso não apenas durante os testes, mas também no trabalho real para eliminar o fogo em um poço de gás. Deve-se notar que os complexos MLTK são desenvolvimentos puramente civis, não destinados ao uso militar. O poder desses sistemas é insuficiente para atingir rapidamente alvos a grandes distâncias, o que, no entanto, quase não tem efeito sobre sua eficácia no desempenho das tarefas para as quais foram projetados. Talvez os desenvolvimentos nesses projetos no futuro sejam usados para criar lasers de combate, mas em sua forma atual, os sistemas da família MLTK têm um propósito puramente pacífico.
Conexões de gás após corte a laser de separação (espessura da parede 50 mm)
Unidade de telescópio estendida a uma distância de 50 metros do objeto
Continuação do corte a laser após separar o bloqueio
Costela cortada a laser da torre
Flange de bico bem cortada
