Zadnja leta v različnih državah poteka aktivno delo pri ustvarjanju bojnih laserjev. Obetavno orožje tega razreda naj bi imelo visoko zmogljivost in lahko resno vplivalo na prihodnje oborožene spopade. Na področju laserskih bojnih sistemov so bili doseženi nekateri uspehi, vendar je takšno orožje še daleč od praktične uporabe. Znanstveniki in oblikovalci morajo rešiti le številne pomembne težave, ki preprečujejo, da bi lasersko orožje prišlo v vojsko. Medtem je pri nas nastalo več projektov laserskih sistemov, ki se, nekoliko podobni orožju, že uporabljajo v praksi.
V začetku devetdesetih let je Inštitut za inovativne in fuzijske raziskave Troitsk (SSC RF TRINITI) začel raziskovalno delo, namenjeno ustvarjanju obetavnega tehnološkega kompleksa na osnovi laserja. Predvidevalo se je, da bi lahko mobilni laserski tehnološki kompleks (MLTK) hitro dostavili na želeno mesto, ga razporedili in pripravili na delo, nato pa bi lahko rezali različne predmete in strukture. Tak sistem, kot so si ga zamislili avtorji projekta, bi lahko uporabili za reševanje številnih težav, s katerimi se srečujejo različna podjetja. Najprej naj bi komplekse MLTK uporabljali za odpravljanje različnih nesreč itd. dela.
Do konca devetdesetih je SSC RF TRINITY zaključil delo na prvih dveh projektih. V projektih MLTK-5 in MLTK-50 so bile uporabljene nekatere splošne ideje in razvoj, vendar so se ti kompleksi razlikovali po številnih parametrih. Njihova glavna razlika je bila v vrsti in moči laserja. Laser kompleksa MLTK-5 je razvil moč 5 kilovatov, MLTK-50-50 kW. Prva dva mobilna laserska tehnološka kompleksa sta uporabljala laserje različnih sistemov. Manj močan kompleks je bil opremljen z neprekinjenim plinskim laserjem (delovni medij je mešanica ogljikovega dioksida, neona in helija) zaprtega kroga, ki ga črpa samostojni izpust. Kompleks MLTK-50 pa je prejel ponavljajoče se impulzni laser, ki ga nadzira elektronski žarek in uporablja mešanico zraka in ogljikovega dioksida kot delovnega medija.
Mobilni laserski tehnološki kompleks "MLTK-50"
Terenski preskusi MLTK-50 na ognjišču za daljinsko rezanje kovinskih konstrukcij
Mobilni laserski kompleks MLTK-5 je bil izdelan v obliki več enot, nameščenih na polpriklopniku za avtomobile (skupna teža približno 11 ton) in primernih za relativno enostaven transport do kraja uporabe. Po potrebi lahko komponente kompleksa hitro dostavimo na pravo mesto in jih pripravimo za delo. Servisno osebje 2-3 oseb lahko pripravi napravo za obratovanje v eni uri in pol do dveh. Zmogljivosti MLTK-5 omogočajo generiranje laserskega sevanja z močjo od 0,5 do 5 kW z valovno dolžino 10,6 mikronov. Kompleks MLTK-5, ki porabi približno 150 kW električne energije (380 V, 50 Hz), lahko vpliva na objekte na razdalji približno 30 metrov. Dovoljeni čas neprekinjenega delovanja laserja doseže 8-10 ur.
Glavna naloga kompleksa MLTK-5 je daljinsko rezanje in varjenje različnih struktur. Moč uporabljenega laserja omogoča uničujoč učinek na različne predmete na razdalji več deset metrov. Vendar so študije pokazale, da se MLTK-5 in podobni sistemi lahko uporabljajo za opravljanje drugih nalog. Tako je bila raziskana možnost čiščenja površin pred različnimi onesnaževalci: tehnološkimi usedlinami, barvami itd. z uporabo t.i. laserski piling. Ista tehnologija omogoča čiščenje vodne površine iz oljnega filma. Tako je dejanski obseg nalog, ki jih je mogoče rešiti z uporabo mobilnih laserskih sistemov, veliko širši, kot se morda zdi na prvi pogled.
Razvoj kompleksa MLTK-50 je izvedel Troitski inštitut za inovativne in fuzijske raziskave v sodelovanju z Gazpromom. Glavna naloga pri razvoju tega projekta je bila izdelava mobilnega laserskega kompleksa, ki je sposoben rezati kovinske in armiranobetonske konstrukcije. Predlagana je bila tehnika za rezanje različnih struktur na razdalji od njih za uporabo v nujnih primerih na brizgajočih plinskih ali naftnih vrtinah.
Osnova za nastavitev MLTK-50 je bil laser, ki ga nadzira elektronski žarek s ponavljajočim se impulzom in uporablja mešanico plinov kot delovni medij. Mešanica je sestavljena iz atmosferskega zraka s 5% dodatkom ogljikovega dioksida. Plinska mešanica se črpa skozi delovno komoro s hitrostjo približno 8 kg na sekundo. V tem primeru tok plina razvije hitrost do 50 m / s. Za črpanje plinske mešanice s takšno hitrostjo je bilo treba ustvariti črpalko na osnovi serijskega letalskega motorja. Enota plinske turbine je nameščena tako, da je delovna komora laserja v dovodu zraka. 50-kilovatni laser in pripadajoča oprema so postavili na dve avtomobilski polpriklopniki. Prva je podlaga za sam laser in teleskop sistema za vodenje snopa. Druga polpriklopnik pa nosi črpalni sistem in številne druge pomožne komponente kompleksa. Skupna teža dveh polpriklopnikov kompleksa MLTK-50 se približuje 50 ton. Mobilni kompleks se lahko prevaža po železnici v posebnih zabojnikih.
Po prihodu na delovno mesto lahko uslužbenci treh oseb v nekaj urah pripravijo kompleks MLTK-50 za delo. Med delovanjem namestitev potrebuje približno 750 kW napajanja. Laserski žarek 50 kW se lahko fokusira na razdalji od 20 do 80 metrov od kompleksa. Laser kompleksa lahko deluje neprekinjeno največ 10 minut, nato pa je potreben 20-minutni odmor. V tem načinu lahko namestitev reže kovinske in armiranobetonske konstrukcije, ki opravljajo dodeljeno nalogo. Gazprom je prejel več sklopov sistema MLTK-50.
Naslednji mobilni laserski tehnološki kompleks je nastal v interesu državne korporacije "Rosatom". Enota MLTK-2 je bila razvita ne samo za daljinsko rezanje različnih struktur, ampak tudi za površinsko dekontaminacijo. Kompleks MLTK-2 je sestavljen iz dveh modulov velikosti 2 x 2 x 2 metra, ki skupaj tehtata največ 2 toni. Laserski vlakn z močjo 2 kW, ki se uporablja v tem kompleksu, lahko reže kovinske dele debeline do 20 mm na razdalji približno 6 metrov od izhodne optične glave. Slednje je mogoče prenašati na razdalji nekaj deset metrov od glavnih modulov kompleksa.
Blok diagram laserskega tehnološkega kompleksa MLTK-20
Mobilni kompleks MLTK-2 ne uporablja samo Rosatom, ampak tudi Državno raziskovalno središče Ruske federacije TRINITY. Proizvajalec, ki je spremenil prvotni kompleks, je ustvaril odsek za komercialno rezanje kovin. Na zahtevo kupca lahko nova naprava razreže pločevine iz železnih ali barvnih kovin z debelino največ 14 mm.
Sistem MLTK-3 je postal nadaljnji razvoj modularnih mobilnih laserskih sistemov. Vključuje tri vire sevanja z močjo 1 kW hkrati. Vsak od teh virov sevanja ima svoj hladilni sistem. Ustvarjeno sevanje iz treh virov se preko optičnih kablov prenaša v sistem za oblikovanje in pozicioniranje žarka. Ta blok je odgovoren za združevanje več žarkov v enega in usmerjanje v želeni predmet. Značilnost kompleksa MLTK-3 je njegova arhitektura. Razdeljen je na sedem modulov, od katerih vsak tehta največ 100 kg. To olajša transport in uporabo celotnega kompleksa.
Najnovejši mobilni laserski kompleks, ustvarjen na Troitskem inštitutu za inovativne in fuzijske raziskave, je MLTK-20, razvit po naročilu Gazproma. Njegova arhitektura je podobna zgoraj opisanemu MLTK-3. MLTK-20 je sestavljen iz štirih zabojnikov 2x2x2 metra, ki tehtajo približno dve toni. Tri od štirih enot so opremljene z laserji iz itterbijevih vlaken z nastavljivo močjo (od 0,5 do 8 kW) in njihovimi hladilnimi sistemi. Ti trije bloki so povezani s četrtim po optični poti. V četrtem bloku so oblikovalni teleskop, sistemi za usmerjanje snopa in delovna postaja operaterja.
Laserski tehnološki kompleks MLTK-2
Za postavitev kompleksa MLTK-20 po dostavi na kraj dela ne traja več kot pol ure. V tem času mora serviser priključiti vse kable in zagnati opremo. Optični kabli, ki se uporabljajo v kompleksu MLTK-20, omogočajo postavitev blokov z viri sevanja na razdaljo do 90 metrov od bloka z oblikovalnim teleskopom. Teleskop lahko fokusira laserski žarek na razdalje od 20 do 70 metrov. Kompleks MLTK-20 z največjo močjo lahko reže kovinske konstrukcije debeline več kot 50 mm. Odvisno od debeline rezane kovine lahko hitrost rezanja doseže dva metra na uro. Modularna arhitektura omogoča uporabo kompleksa MLTK-20 v različnih konfiguracijah. Določene naloge je mogoče opraviti z eno enoto z virom sevanja in eno z oblikovalnim teleskopom. Poleg tega je možno povečati moč zaradi uporabe dodatnih enot z lasersko opremo.
Leta 2011 je kompleks MLTK-20 večkrat pokazal svoje "sposobnosti". Tako je bila maja v centru za usposabljanje Dosang (regija Astrahan) v lasti Gazproma preskušena nova laserska naprava. Preskusni program je vključeval daljinsko ločeno rezanje plinskih armatur z debelino stene 50 mm. Z razdalje 40 metrov je laserski kompleks uspešno prerezal cev običajnega vodnjaka. Poleg tega so ti testi pokazali možnost delovanja laserskega kompleksa po prevozu na velike razdalje.
MLTK-20. Laserske enote 1, 2, 3
Blok 4. Oblikovanje teleskopa
Julija 2011 je bil kompleks MLTK-20 preizkušen v dejanskem popravilu. Odločeno je bilo, da se naprava pošlje v Yamalo-Nenets Autonomous Okrug, kjer je prišlo do nesreče pri vrtini št. 506 na plinskem polju West Tarkosalinskoye. Po poti, dolgi več kot 4000 kilometrov, so laserski kompleks namestili v bližini zasilne vrtine in kmalu začeli z delom. Za nadaljevanje del za odpravo nesreče je bilo treba razstaviti kovinske konstrukcije s skupno težo okoli 240 ton, kar je plinskim delavcem preprečilo delo s standardno opremo. Močno toplotno sevanje plinske gorilnice onemogoča namestitev oblikovalnega teleskopa na priporočeno razdaljo največ 50 metrov od poškodovanih konstrukcij. Zato so bila glavna dela izvedena z razdalje 70 metrov. V 30 urah je kompleks MLTK-20 prerezal vse potrebne strukture, nato pa je požar začel gasiti.
Kot lahko vidite, so mobilni laserski tehnološki kompleksi družine MLTK, ki jih je razvil Inštitut za inovativne in fuzijske raziskave Troitsk, jasno pokazali svojo učinkovitost in to niso storili le med preskušanjem, ampak tudi pri resničnem delu za odpravo požara v plinski vodnjak. Treba je opozoriti, da so kompleksi MLTK izključno civilni razvoj, ki niso namenjeni vojaški uporabi. Moč teh sistemov je nezadostna za hitro zadetje ciljev na veliko razdaljo, kar pa skoraj nima vpliva na njihovo učinkovitost pri opravljanju nalog, za katere so namenjeni. Morda bo razvoj teh projektov v prihodnosti uporabljen za ustvarjanje bojnih laserjev, vendar imajo v svoji sedanji obliki sistemi družine MLTK izključno miroljuben namen.
Plinska armatura po ločevalnem laserskem rezanju (debelina stene 50 mm)
Enota teleskopa se razteza na razdalji 50 metrov od predmeta
Nadaljevanje laserskega rezanja po odstranitvi blokade
Lasersko rezano rebro vijaka
Dobro odrezana prirobnica izliva
