In den letzten Jahren wurde in verschiedenen Ländern aktiv an der Entwicklung von Kampflasern gearbeitet. Von einer vielversprechenden Waffe dieser Klasse wird erwartet, dass sie eine hohe Leistung aufweist und ernsthafte Auswirkungen auf zukünftige bewaffnete Konflikte haben kann. Auf dem Gebiet der Laserkampfsysteme wurden einige Erfolge erzielt, doch sind solche Waffen noch weit von einem praktischen Einsatz entfernt. Wissenschaftler und Designer müssen nur eine Reihe wichtiger Probleme lösen, die verhindern, dass Laserwaffen in die Armee gelangen. Inzwischen sind in unserem Land mehrere Projekte von Lasersystemen entstanden, die, ähnlich wie Waffen, bereits in der Praxis eingesetzt werden.
Anfang der neunziger Jahre begann das Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research (SSC RF TRINITI) mit Forschungsarbeiten zur Schaffung eines vielversprechenden technologischen Komplexes auf Basis eines Lasers. Es wurde davon ausgegangen, dass der mobile Lasertechnologiekomplex (MLTK) schnell an den gewünschten Ort geliefert, eingesetzt und für die Arbeit vorbereitet werden kann, um anschließend verschiedene Objekte und Strukturen zu schneiden. Ein solches System, wie es von den Autoren des Projekts konzipiert wurde, könnte verwendet werden, um eine Vielzahl von Problemen zu lösen, mit denen verschiedene Unternehmen konfrontiert sind. Zunächst sollten die MLTK-Komplexe verwendet werden, um verschiedene Unfälle usw. funktioniert.
Ende der neunziger Jahre hat SSC RF TRINITY die Arbeiten an den ersten beiden Projekten abgeschlossen. In den Projekten MLTK-5 und MLTK-50 wurden einige allgemeine Ideen und Entwicklungen verwendet, diese Komplexe unterschieden sich jedoch in einer Reihe von Parametern. Ihr Hauptunterschied lag in der Art und Leistung des Lasers. Der Laser des MLTK-5-Komplexes entwickelte eine Leistung von 5 Kilowatt, der MLTK-50 - 50 kW. Die ersten beiden mobilen Lasertechnologiekomplexe verwendeten Laser verschiedener Systeme. Ein weniger leistungsstarker Komplex wurde mit einem kontinuierlichen Gaslaser (das Arbeitsmedium ist eine Mischung aus Kohlendioxid, Neon und Helium) eines geschlossenen Kreislaufs ausgestattet, der von einer selbsterhaltenden Entladung gepumpt wurde. Der MLTK-50-Komplex wiederum erhielt einen repetitiv gepulsten, elektronenstrahlgesteuerten Laser mit einem Gemisch aus Luft und Kohlendioxid als Arbeitsmedium.
Mobiler Lasertechnologiekomplex "MLTK-50"
Feldtests von MLTK-50 an einem Brennstand zum Remote-Schneiden von Metallstrukturen
Der mobile Laserkomplex MLTK-5 wurde in Form von mehreren Einheiten hergestellt, die auf einem Pkw-Sattelauflieger (Gesamtgewicht ca. 11 Tonnen) installiert und für den relativ einfachen Transport zum Einsatzort geeignet sind. Bei Bedarf können die Komponenten des Komplexes schnell an den richtigen Ort geliefert und für die Arbeit vorbereitet werden. Servicepersonal von 2-3 Personen kann die Anlage in eineinhalb bis zwei Stunden betriebsbereit machen. Die Fähigkeiten des MLTK-5 ermöglichen die Erzeugung von Laserstrahlung mit einer Leistung von 0,5 bis 5 kW mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikrometer. Mit einem Stromverbrauch von etwa 150 kW (380 V, 50 Hz) kann der MLTK-5-Komplex Objekte in einer Entfernung von etwa 30 Metern beeinflussen. Die zulässige Dauer des Laserbetriebs beträgt 8-10 Stunden.
Die Hauptaufgabe des MLTK-5-Komplexes ist das Fernschneiden und Schweißen verschiedener Strukturen. Die Leistung des verwendeten Lasers ermöglicht es, auf verschiedene Objekte in einer Entfernung von mehreren zehn Metern eine zerstörende Wirkung auszuüben. Studien haben jedoch gezeigt, dass MLTK-5 und ähnliche Systeme auch für andere Aufgaben verwendet werden können. Daher wurde die Möglichkeit untersucht, Oberflächen von verschiedenen Verunreinigungen zu reinigen: technologische Ablagerungen, Lack usw. unter Verwendung der sog. Laser-Peeling. Die gleiche Technologie ermöglicht die Reinigung der Wasseroberfläche vom Ölfilm. Damit ist das tatsächliche Aufgabenspektrum, das mit mobilen Lasersystemen gelöst werden kann, viel breiter, als es auf den ersten Blick erscheinen mag.
Die Entwicklung des MLTK-50-Komplexes wurde vom Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research in Zusammenarbeit mit Gazprom durchgeführt. Die Hauptaufgabe bei der Entwicklung dieses Projekts war die Schaffung eines mobilen Laserkomplexes, der Metall- und Stahlbetonkonstruktionen schneiden kann. Für den Einsatz bei Notoperationen an sprudelnden Gas- oder Ölquellen wurde eine Technik vorgeschlagen, die in der Lage ist, eine Vielzahl von Strukturen in einiger Entfernung zu schneiden.
Basis für den MLTK-50-Aufbau war ein repetitiv gepulster elektronenstrahlgesteuerter Laser, der als Arbeitsmedium ein Gasgemisch verwendet. Die Mischung besteht aus atmosphärischer Luft mit 5 % Kohlendioxidzusatz. Das Gasgemisch wird mit einer Geschwindigkeit von ca. 8 kg pro Sekunde durch die Arbeitskammer gepumpt. Dabei entwickelt der Gasstrom eine Geschwindigkeit von bis zu 50 m/s. Um das Gasgemisch mit einer solchen Geschwindigkeit zu pumpen, war es notwendig, eine Pumpe auf Basis eines serienmäßigen Flugmotors zu entwickeln. Die Gasturbineneinheit ist so angeordnet, dass sich die Arbeitskammer des Lasers in ihrem Lufteinlass befindet. Auf zwei Pkw-Aufliegern wurden ein 50-Kilowatt-Laser und die dazugehörige Ausrüstung platziert. Der erste ist die Basis für den Laser selbst und das Teleskop des Strahlführungssystems. Der zweite Sattelauflieger wiederum trägt das Pumpsystem und eine Reihe weiterer Hilfskomponenten des Komplexes. Das Gesamtgewicht der beiden Sattelauflieger des MLTK-50-Komplexes nähert sich 50 Tonnen. Der mobile Komplex kann in speziellen Containern per Bahn transportiert werden.
Am Einsatzort angekommen, kann das dreiköpfige Servicepersonal den MLTK-50-Komplex innerhalb weniger Stunden einsatzbereit machen. Im Betrieb benötigt die Anlage eine Stromversorgung von ca. 750 kW. Der 50-kW-Laserstrahl kann in einer Entfernung von 20 bis 80 Metern von der Anlage fokussiert werden. Der Laser des Komplexes kann nicht länger als 10 Minuten ununterbrochen arbeiten, danach ist eine 20-minütige Pause erforderlich. In diesem Modus kann die Anlage Metall- und Stahlbetonkonstruktionen schneiden und die zugewiesene Aufgabe ausführen. Gazprom hat mehrere Sätze des MLTK-50-Systems erhalten.
Der nächste mobile Lasertechnologiekomplex wurde im Interesse des Staatskonzerns "Rosatom" geschaffen. Das Gerät MLTK-2 wurde nicht nur für das Remote-Schneiden verschiedener Strukturen, sondern auch für die Oberflächendekontamination entwickelt. Der MLTK-2-Komplex besteht aus zwei Modulen von 2x2x2 Metern, die zusammen nicht mehr als 2 Tonnen wiegen. Der in diesem Komplex verwendete 2-kW-Faserlaser kann bis zu 20 mm dicke Metallteile in einer Entfernung von etwa 6 Metern vom Ausgangsoptikkopf schneiden. Letztere können in einer Entfernung von mehreren Dutzend Metern von den Hauptmodulen des Komplexes getragen werden.
Blockschaltbild des Lasertechnologiekomplexes MLTK-20
Der mobile Komplex MLTK-2 wird nicht nur von Rosatom, sondern auch vom Staatlichen Forschungszentrum der Russischen Föderation TRINITY genutzt. Der Hersteller hat den ursprünglichen Komplex modifiziert und eine Abteilung für die kommerzielle Metallbearbeitung geschaffen. Auf Kundenwunsch kann die neue Anlage Bleche aus Eisen- oder Nichteisenmetallen mit einer Dicke von maximal 14 mm schneiden.
Das MLTK-3 System wurde zu einer Weiterentwicklung modularer mobiler Lasersysteme. Es umfasst drei Strahlungsquellen mit einer Leistung von 1 kW gleichzeitig. Jede dieser Strahlungsquellen verfügt über ein eigenes Kühlsystem. Die von den drei Quellen erzeugte Strahlung wird über Glasfaserkabel zum Beamforming- und Positionierungssystem übertragen. Dieser Block ist dafür verantwortlich, mehrere Strahlen zu einem zu kombinieren und auf das gewünschte Objekt zu richten. Ein charakteristisches Merkmal des MLTK-3-Komplexes ist seine Architektur. Es ist in sieben Module unterteilt, die jeweils nicht mehr als 100 kg wiegen. Dies erleichtert den Transport und die Nutzung des gesamten Komplexes.
Der neueste mobile Laserkomplex, der am Troitsker Institut für innovative und Fusionsforschung geschaffen wurde, ist MLTK-20, entwickelt im Auftrag von Gazprom. Seine Architektur ähnelt dem oben beschriebenen MLTK-3. MLTK-20 besteht aus vier 2x2x2 Meter großen Containern mit einem Gewicht von jeweils etwa zwei Tonnen. Drei von vier Einheiten sind mit Ytterbium-Faserlasern mit einstellbarer Leistung (von 0,5 bis 8 kW) und deren Kühlsystemen ausgestattet. Diese drei Blöcke sind über einen Glasfaserweg mit dem vierten verbunden. Der vierte Block beherbergt das Schalungsteleskop, die Strahlführungssysteme und den Arbeitsplatz des Bedieners.
Lasertechnischer Komplex MLTK-2
Die Bereitstellung des MLTK-20-Komplexes nach der Lieferung am Arbeitsplatz dauert nicht länger als eine halbe Stunde. Während dieser Zeit muss das Servicepersonal alle Kabel anschließen und das Gerät in Betrieb nehmen. Im MLTK-20-Komplex eingesetzte Lichtwellenleiter ermöglichen es, mit dem formgebenden Teleskop Blöcke mit Strahlungsquellen in einer Entfernung von bis zu 90 Metern vom Block zu platzieren. Das Teleskop ist in der Lage, einen Laserstrahl auf Entfernungen von 20 bis 70 Metern zu fokussieren. Bei maximaler Leistung ist der MLTK-20-Komplex in der Lage, Metallstrukturen mit einer Dicke von mehr als 50 mm zu schneiden. Je nach Dicke des zu schneidenden Metalls kann die Schnittgeschwindigkeit zwei Meter pro Stunde erreichen. Die modulare Architektur ermöglicht den Einsatz des MLTK-20-Komplexes in verschiedenen Konfigurationen. Bestimmte Aufgaben können mit einer Einheit mit Strahlungsquelle und einer mit einem formgebenden Teleskop ausgeführt werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Leistung durch den Einsatz von Zusatzgeräten mit Laserausrüstung zu erhöhen.
Im Jahr 2011 zeigte der MLTK-20-Komplex mehrmals seine "Fähigkeiten". So wurde im Mai im Ausbildungszentrum Dosang (Region Astrachan), das sich im Besitz von Gazprom befindet, eine neue Laseranlage getestet. Zum Testprogramm gehörte das Ferntrennschneiden von Gasarmaturen mit einer Wandstärke von 50 mm. Aus 40 Metern Entfernung schneidet der Laserkomplex erfolgreich das Rohr eines konventionellen Brunnens. Darüber hinaus zeigten diese Tests die Möglichkeit, den Laserkomplex nach dem Transport über weite Strecken zu betreiben.
MLTK-20. Lasereinheiten 1, 2, 3
Block 4. Teleskop formen
Im Juli 2011 wurde der MLTK-20-Komplex in einem realen Reparaturbetrieb getestet. Es wurde beschlossen, die Anlage in den Autonomen Kreis Jamal-Nenzen zu schicken, wo sich ein Unfall bei Bohrloch Nr. 506 des Gasfeldes West Tarkosalinskoye ereignete. Nach einem über 4000 Kilometer langen Weg wurde der Laserkomplex in der Nähe des Notbrunnens montiert und nahm bald seine Arbeit auf. Um die Arbeiten zur Beseitigung des Unfalls fortzusetzen, mussten Metallkonstruktionen mit einem Gesamtgewicht von rund 240 Tonnen demontiert werden, was die Arbeiten der Gasarbeiter mit Standardgeräten verhinderte. Die starke Wärmestrahlung des Gasbrenners machte es unmöglich, das Schalungsteleskop im empfohlenen Abstand von maximal 50 Metern zu den beschädigten Bauwerken zu installieren. Aus diesem Grund wurden die Hauptarbeiten aus einer Entfernung von 70 Metern durchgeführt. In 30 Stunden durchtrennte der MLTK-20-Komplex alle notwendigen Strukturen, woraufhin das Feuer gelöscht wurde.
Wie Sie sehen können, haben mobile Lasertechnologiekomplexe der MLTK-Familie, die vom Troitsk-Institut für innovative und Fusionsforschung entwickelt wurden, ihre Wirksamkeit deutlich unter Beweis gestellt, und zwar nicht nur während der Tests, sondern auch in der realen Arbeit zur Beseitigung des Brandes in ein Gasbrunnen. Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den MLTK-Komplexen um rein zivile Entwicklungen handelt, die nicht für militärische Zwecke bestimmt sind. Die Leistung dieser Systeme reicht nicht aus, um Ziele aus großer Entfernung schnell zu treffen, was jedoch kaum Auswirkungen auf ihre Wirksamkeit bei der Erfüllung der Aufgaben hat, für die sie ausgelegt sind. Vielleicht werden die Entwicklungen an diesen Projekten in Zukunft dazu verwendet, Kampflaser zu schaffen, aber in ihrer jetzigen Form haben die Systeme der MLTK-Familie einen rein friedlichen Zweck.
Gasarmaturen nach Trennlaserschneiden (Wandstärke 50 mm)
Teleskopeinheit in 50 Meter Entfernung vom Objekt ausgefahren
Fortsetzung des Laserschneidens nach dem Auseinanderziehen der Blockade
Lasergeschnittene Rippe des Derricks
Gescherter Brunnenauslaufflansch
