Trong những năm gần đây, các công việc tích cực đang diễn ra ở nhiều quốc gia khác nhau để tạo ra tia laser chiến đấu. Một loại vũ khí đầy hứa hẹn thuộc lớp này được kỳ vọng sẽ có hiệu suất cao và có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến cục diện các cuộc xung đột vũ trang trong tương lai. Một số thành công đã đạt được trong lĩnh vực hệ thống tác chiến laser, nhưng những vũ khí như vậy vẫn còn xa mới được sử dụng trong thực tế. Các nhà khoa học và nhà thiết kế chỉ phải giải quyết một số vấn đề quan trọng khiến vũ khí laser không được đưa vào quân đội. Trong khi đó, ở nước ta, một số dự án về hệ thống laser đã được tạo ra, tương tự như vũ khí, đang được sử dụng trong thực tế.
Vào đầu những năm 90, Viện Nghiên cứu Sáng tạo và Hợp nhất Troitsk (SSC RF TRINITI) bắt đầu công việc nghiên cứu nhằm tạo ra một tổ hợp công nghệ đầy hứa hẹn dựa trên tia laser. Người ta cho rằng tổ hợp công nghệ laser di động (MLTK) có thể nhanh chóng được chuyển đến nơi mong muốn, triển khai và chuẩn bị cho công việc, sau đó nó sẽ có thể cắt các vật thể và cấu trúc khác nhau. Một hệ thống như vậy, như các tác giả của dự án hình thành, có thể được sử dụng để giải quyết một loạt các vấn đề mà các doanh nghiệp khác nhau phải đối mặt. Trước hết, các tổ hợp MLTK được cho là được sử dụng để loại bỏ các vụ tai nạn khác nhau, v.v. làm.
Vào cuối những năm 90, SSC RF TRINITY đã hoàn thành công việc của hai dự án đầu tiên. Trong các dự án MLTK-5 và MLTK-50, một số ý tưởng và sự phát triển chung đã được sử dụng, tuy nhiên, các tổ hợp này khác nhau ở một số tham số. Sự khác biệt chính của họ là về loại và công suất của tia laser. Tia laser của tổ hợp MLTK-5 phát triển công suất 5 kilowatt, MLTK-50 - 50 kW. Hai tổ hợp công nghệ laser di động đầu tiên sử dụng laser của nhiều hệ thống khác nhau. Một phức hợp kém mạnh hơn được trang bị tia laser khí liên tục (môi trường làm việc là hỗn hợp carbon dioxide, neon và heli) của một mạch kín được bơm bằng phóng điện tự duy trì. Đến lượt mình, tổ hợp MLTK-50 nhận được một tia laser điều khiển bằng chùm điện tử xung lặp đi lặp lại sử dụng hỗn hợp không khí và carbon dioxide làm môi trường hoạt động.
Tổ hợp công nghệ laser di động "MLTK-50"
Thử nghiệm thực địa MLTK-50 tại một bệ bắn để cắt từ xa các cấu trúc kim loại
Tổ hợp laser di động MLTK-5 được chế tạo dưới dạng nhiều đơn vị lắp đặt trên xe bán kính (tổng trọng lượng khoảng 11 tấn) và thích hợp cho việc vận chuyển tương đối đơn giản đến nơi sử dụng. Nếu cần thiết, các thành phần của khu phức hợp có thể nhanh chóng được chuyển đến đúng nơi và chuẩn bị cho công việc. Nhân viên phục vụ từ 2-3 người có thể chuẩn bị cài đặt để vận hành trong một giờ rưỡi đến hai giờ. Khả năng của MLTK-5 cho phép tạo ra bức xạ laser có công suất từ 0,5 đến 5 kW với bước sóng 10,6 micron. Tiêu thụ khoảng 150 kW điện (380 V, 50 Hz), tổ hợp MLTK-5 có thể ảnh hưởng đến các vật thể ở khoảng cách khoảng 30 mét. Thời gian cho phép của tia laser hoạt động liên tục đạt 8 - 10 giờ.
Nhiệm vụ chính của tổ hợp MLTK-5 là cắt và hàn từ xa các cấu trúc khác nhau. Sức mạnh của tia laser được sử dụng khiến nó có thể gây ra hiệu ứng hủy diệt đối với nhiều vật thể khác nhau ở khoảng cách vài chục mét. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng MLTK-5 và các hệ thống tương tự có thể được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ khác. Do đó, khả năng làm sạch bề mặt khỏi các chất bẩn khác nhau đã được nghiên cứu: cặn công nghệ, sơn, v.v. bằng cách sử dụng cái gọi là. bóc tách bằng laser. Công nghệ tương tự cho phép làm sạch bề mặt nước khỏi màng dầu. Do đó, phạm vi thực tế của các nhiệm vụ có thể được giải quyết bằng cách sử dụng hệ thống laser di động rộng hơn nhiều so với cái nhìn sơ qua.
Việc phát triển tổ hợp MLTK-50 được thực hiện bởi Viện Nghiên cứu Sáng tạo và Dung hợp Troitsk với sự hợp tác của Gazprom. Nhiệm vụ chính trong quá trình phát triển dự án này là tạo ra một tổ hợp laser di động có khả năng cắt các kết cấu kim loại và bê tông cốt thép. Một kỹ thuật có khả năng cắt nhiều cấu trúc khác nhau ở khoảng cách xa chúng đã được đề xuất để sử dụng trong các hoạt động khẩn cấp trên các giếng phun khí hoặc dầu.
Cơ sở cho việc thiết lập MLTK-50 là một tia laser điều khiển bằng chùm điện tử xung lặp đi lặp lại, sử dụng hỗn hợp khí làm môi trường làm việc. Hỗn hợp bao gồm không khí trong khí quyển có bổ sung 5% khí cacbonic. Hỗn hợp khí được bơm qua buồng làm việc với tốc độ khoảng 8 kg mỗi giây. Trong trường hợp này, dòng khí phát triển với tốc độ lên đến 50 m / s. Để bơm hỗn hợp khí với tốc độ như vậy, người ta phải chế tạo một máy bơm dựa trên động cơ máy bay nối tiếp. Bộ tuabin khí được đặt ở vị trí sao cho buồng làm việc của laser nằm trong bộ hút khí của nó. Một tia laser 50 kilowatt và các thiết bị liên quan được đặt trên hai chiếc xe sơ mi rơ moóc. Đầu tiên là cơ sở cho chính tia laser và kính thiên văn của hệ thống dẫn tia. Đến lượt sơ mi rơ moóc thứ hai chở hệ thống bơm và một số bộ phận phụ trợ khác của khu liên hợp. Tổng trọng lượng của hai nửa tên lửa của tổ hợp MLTK-50 là 50 tấn. Khu phức hợp di động có thể được vận chuyển bằng đường sắt trong các container đặc biệt.
Khi đến nơi làm việc, nhân viên phục vụ gồm ba người có thể chuẩn bị tổ hợp MLTK-50 cho công việc trong vòng vài giờ. Trong quá trình hoạt động, việc lắp đặt yêu cầu nguồn điện khoảng 750 kW. Chùm tia laze 50 kW có thể được hội tụ ở khoảng cách từ 20 đến 80 mét từ khu phức hợp. Tia laser của tổ hợp có thể hoạt động liên tục không quá 10 phút, sau đó cần nghỉ 20 phút. Ở chế độ này, việc lắp đặt có thể cắt các kết cấu kim loại và bê tông cốt thép, thực hiện nhiệm vụ được giao. Gazprom đã nhận được một số bộ của hệ thống MLTK-50.
Tổ hợp công nghệ laser di động tiếp theo được tạo ra vì lợi ích của tập đoàn nhà nước "Rosatom". Thiết bị MLTK-2 được phát triển không chỉ để cắt từ xa các cấu trúc khác nhau mà còn để khử nhiễm bề mặt. Tổ hợp MLTK-2 bao gồm hai mô-đun có kích thước 2x2x2 mét, cùng trọng lượng không quá 2 tấn. Tia laser sợi quang công suất 2 kW được sử dụng trong tổ hợp này có thể cắt các bộ phận kim loại dày tới 20 mm ở khoảng cách khoảng 6 mét tính từ đầu quang học đầu ra. Có thể vận chuyển cái sau ở khoảng cách vài chục mét từ các mô-đun chính của tổ hợp.
Sơ đồ khối của tổ hợp công nghệ laser MLTK-20
Tổ hợp di động MLTK-2 không chỉ được sử dụng bởi Rosatom mà còn được sử dụng bởi Trung tâm Nghiên cứu Nhà nước của Liên bang Nga TRINITY. Nhà sản xuất, sau khi sửa đổi phức hợp ban đầu, đã tạo ra một phần để cắt kim loại thương mại. Theo yêu cầu của khách hàng, việc lắp đặt mới có khả năng cắt các tấm kim loại đen hoặc kim loại màu không quá 14 mm.
Hệ thống MLTK-3 đã trở thành một bước phát triển tiếp theo của hệ thống laser di động mô-đun. Nó bao gồm ba nguồn bức xạ có công suất 1 kW cùng một lúc. Mỗi nguồn bức xạ này có hệ thống làm mát riêng. Bức xạ được tạo ra từ ba nguồn được truyền qua cáp quang đến hệ thống định vị và tạo chùm tia. Khối này có nhiệm vụ kết hợp nhiều tia thành một và hướng nó vào đối tượng mong muốn. Một tính năng đặc trưng của tổ hợp MLTK-3 là kiến trúc của nó. Nó được chia thành bảy mô-đun, mỗi mô-đun có trọng lượng không quá 100 kg. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển và sử dụng toàn bộ khu phức hợp.
Tổ hợp laser di động mới nhất được tạo ra tại Viện nghiên cứu sáng tạo và nhiệt hạch Troitsk là MLTK-20, được phát triển theo đơn đặt hàng của Gazprom. Kiến trúc của nó giống với MLTK-3 được mô tả ở trên. MLTK-20 bao gồm bốn thùng chứa 2x2x2 mét, mỗi thùng có trọng lượng khoảng hai tấn. Ba trong số bốn đơn vị được trang bị laser sợi quang ytterbium với công suất điều chỉnh (từ 0,5 đến 8 kW) và hệ thống làm mát của chúng. Ba khối này được kết nối với khối thứ tư bằng đường dẫn cáp quang. Khối thứ tư chứa kính thiên văn định hình, hệ thống dẫn hướng chùm tia và trạm làm việc của nhà điều hành.
Phức hợp công nghệ laser MLTK-2
Không mất quá nửa giờ để triển khai tổ hợp MLTK-20 sau khi giao đến nơi làm việc. Trong thời gian này, nhân viên bảo dưỡng phải kết nối tất cả các loại cáp và khởi động thiết bị. Cáp quang được sử dụng trong khu phức hợp MLTK-20 giúp nó có thể đặt các khối có nguồn bức xạ ở khoảng cách lên đến 90 mét từ khối bằng kính thiên văn định hình. Kính thiên văn có khả năng hội tụ chùm tia laze ở khoảng cách từ 20 đến 70 mét. Ở công suất cực đại, tổ hợp MLTK-20 có khả năng cắt các cấu trúc kim loại có độ dày hơn 50 mm. Tùy thuộc vào độ dày của kim loại được cắt, tốc độ cắt có thể đạt tới hai mét một giờ. Kiến trúc mô-đun cho phép tổ hợp MLTK-20 được sử dụng trong nhiều cấu hình khác nhau. Một số nhiệm vụ có thể được thực hiện với một thiết bị có nguồn bức xạ và một với kính thiên văn định hình. Ngoài ra, có thể tăng sức mạnh do sử dụng thêm các đơn vị có thiết bị laze.
Trong năm 2011, tổ hợp MLTK-20 đã nhiều lần thể hiện "kỹ năng" của mình. Do đó, vào tháng 5, một hệ thống lắp đặt laser mới đã được thử nghiệm tại trung tâm huấn luyện Dosang (vùng Astrakhan), thuộc sở hữu của Gazprom. Chương trình thử nghiệm bao gồm cắt tách từ xa các phụ kiện khí đốt có độ dày thành 50 mm. Từ khoảng cách 40 mét, tổ hợp laser đã cắt thành công đường ống của một giếng thông thường. Ngoài ra, các cuộc thử nghiệm này cho thấy khả năng vận hành tổ hợp laser sau khi vận chuyển trên một quãng đường dài.
MLTK-20. Đơn vị laser 1, 2, 3
Khối 4. Kính thiên văn hình thành
Vào tháng 7 năm 2011, tổ hợp MLTK-20 đã được thử nghiệm trong hoạt động sửa chữa thực tế. Nó đã được quyết định gửi cài đặt đến Okrug tự trị Yamalo-Nenets, nơi một vụ tai nạn đã xảy ra tại giếng số 506 của mỏ khí đốt Tây Tarkosalinskoye. Sau một chặng đường dài hơn 4000 km, tổ hợp laser được lắp gần giếng cấp cứu và sớm bắt đầu hoạt động. Để tiếp tục công việc loại trừ vụ tai nạn, người ta phải tháo dỡ kết cấu kim loại với tổng trọng lượng khoảng 240 tấn khiến các công nhân khí không thể làm việc bằng thiết bị tiêu chuẩn. Bức xạ nhiệt mạnh từ ngọn đuốc khí khiến không thể lắp đặt kính thiên văn định hình ở khoảng cách khuyến nghị không quá 50 mét từ các cấu trúc bị hư hỏng. Vì lý do này, công việc chính được thực hiện từ khoảng cách 70 mét. Trong 30 giờ, tổ hợp MLTK-20 cắt qua tất cả các cấu trúc cần thiết, sau đó ngọn lửa bắt đầu được dập tắt.
Như bạn có thể thấy, các tổ hợp công nghệ laser di động thuộc dòng MLTK, được phát triển bởi Viện Nghiên cứu Sáng tạo và Dung hợp Troitsk, đã chứng minh rõ ràng tính hiệu quả của chúng, và chúng đã làm điều này không chỉ trong quá trình thử nghiệm mà còn trong công việc thực tế để loại bỏ ngọn lửa trong một giếng khí. Cần lưu ý rằng các tổ hợp MLTK hoàn toàn là sự phát triển dân sự, không nhằm mục đích sử dụng quân sự. Tuy nhiên, sức mạnh của các hệ thống này không đủ để nhanh chóng đánh trúng mục tiêu ở khoảng cách xa, tuy nhiên, điều này hầu như không ảnh hưởng đến hiệu quả của chúng trong việc thực hiện các nhiệm vụ mà chúng được thiết kế. Có thể những phát triển của các dự án này trong tương lai sẽ được sử dụng để tạo ra tia laser chiến đấu, nhưng ở dạng hiện tại, các hệ thống thuộc họ MLTK chỉ có mục đích hòa bình thuần túy.
Phụ kiện khí sau khi cắt laser tách (tường dày 50 mm)
Kính thiên văn mở rộng ở khoảng cách 50 mét từ vật thể
Tiếp tục cắt laser sau khi loại bỏ tắc nghẽn
Sườn cắt bằng laser của derrick
Mặt bích có vòi cắt tốt
