Ces dernières années, des travaux actifs ont été menés dans divers pays pour créer des lasers de combat. Une arme prometteuse de cette classe devrait avoir des performances élevées et peut avoir un impact sérieux sur les futurs conflits armés. Certains succès ont été obtenus dans le domaine des systèmes de combat laser, mais de telles armes sont encore loin d'une utilisation pratique. Les scientifiques et les concepteurs n'ont qu'à résoudre un certain nombre de problèmes importants qui empêchent les armes laser d'entrer dans l'armée. Pendant ce temps, dans notre pays, plusieurs projets de systèmes laser ont été créés, qui, étant quelque peu similaires à des armes, sont déjà utilisés dans la pratique.
Au début des années 90, le Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research (SSC RF TRINITI) a entamé des travaux de recherche visant à créer un complexe technologique prometteur basé sur un laser. Il était supposé que le complexe technologique laser mobile (MLTK) pourrait être rapidement livré à l'endroit souhaité, déployé et préparé pour le travail, après quoi il serait capable de couper divers objets et structures. Un tel système, tel que conçu par les auteurs du projet, pourrait être utilisé pour résoudre un large éventail de problèmes rencontrés par diverses entreprises. Tout d'abord, les complexes MLTK étaient censés être utilisés pour éliminer divers accidents, etc. travaux.
À la fin des années 90, SSC RF TRINITY a terminé les travaux sur les deux premiers projets. Dans les projets MLTK-5 et MLTK-50, certaines idées générales et développements ont été utilisés, cependant, ces complexes différaient sur un certain nombre de paramètres. Leur principale différence réside dans le type et la puissance du laser. Le laser du complexe MLTK-5 développait une puissance de 5 kilowatts, le MLTK-50 - 50 kW. Les deux premiers complexes technologiques laser mobiles utilisaient des lasers de divers systèmes. Un complexe moins puissant a été équipé d'un laser à gaz continu (le milieu de travail est un mélange de dioxyde de carbone, de néon et d'hélium) d'un circuit fermé pompé par une décharge auto-entretenue. Le complexe MLTK-50, à son tour, a reçu un laser contrôlé par faisceau d'électrons à impulsions répétitives utilisant un mélange d'air et de dioxyde de carbone comme milieu de travail.
Complexe technologique laser mobile "MLTK-50"
Tests sur le terrain du MLTK-50 sur un poste de tir pour la découpe à distance de structures métalliques
Le complexe laser mobile MLTK-5 a été réalisé sous la forme de plusieurs unités installées sur une semi-remorque de voiture (poids total d'environ 11 tonnes) et adaptées à un transport relativement simple jusqu'au lieu d'utilisation. Si nécessaire, les composants du complexe peuvent être rapidement livrés au bon endroit et préparés pour le travail. Le personnel de service de 2-3 personnes peut préparer l'installation pour le fonctionnement en une heure et demie à deux heures. Les capacités du MLTK-5 permettent de générer un rayonnement laser d'une puissance de 0,5 à 5 kW avec une longueur d'onde de 10,6 microns. Consommant environ 150 kW d'électricité (380 V, 50 Hz), le complexe MLTK-5 peut affecter des objets à une distance d'environ 30 mètres. La durée autorisée de fonctionnement continu du laser atteint 8 à 10 heures.
La tâche principale du complexe MLTK-5 est la découpe et le soudage à distance de diverses structures. La puissance du laser utilisé permet d'exercer un effet destructeur sur divers objets à une distance de plusieurs dizaines de mètres. Cependant, des études ont montré que MLTK-5 et des systèmes similaires peuvent être utilisés pour effectuer d'autres tâches. Ainsi, la possibilité de nettoyer les surfaces de divers contaminants a été étudiée: dépôts technologiques, peinture, etc. en utilisant le soi-disant. pelage au laser. La même technologie permet de nettoyer la surface de l'eau du film d'huile. Ainsi, l'éventail réel des tâches pouvant être résolues à l'aide de systèmes laser mobiles est beaucoup plus large qu'il n'y paraît à première vue.
Le développement du complexe MLTK-50 a été réalisé par l'Institut de Troitsk pour la recherche innovante et sur la fusion en coopération avec Gazprom. La tâche principale dans le développement de ce projet était la création d'un complexe laser mobile capable de couper des structures en métal et en béton armé. Une technique capable de couper une variété de structures à distance d'elles a été proposée pour une utilisation dans des opérations d'urgence sur des puits de gaz ou de pétrole jaillissants.
La base de la configuration MLTK-50 était un laser contrôlé par faisceau d'électrons à impulsions répétitives, qui utilise un mélange gazeux comme milieu de travail. Le mélange est constitué d'air atmosphérique additionné de 5% de dioxyde de carbone. Le mélange gazeux est pompé à travers la chambre de travail à une vitesse d'environ 8 kg par seconde. Dans ce cas, le flux de gaz développe une vitesse pouvant aller jusqu'à 50 m/s. Pour pomper le mélange gazeux à une telle vitesse, il était nécessaire de créer une pompe basée sur un moteur d'avion de série. L'unité de turbine à gaz est située de telle sorte que la chambre de travail du laser se trouve dans son entrée d'air. Un laser de 50 kilowatts et l'équipement associé ont été placés sur deux semi-remorques. Le premier est la base du laser lui-même et le télescope du système de guidage du faisceau. La deuxième semi-remorque, à son tour, transporte le système de pompage et un certain nombre d'autres composants auxiliaires du complexe. Le poids total des deux semi-remorques du complexe MLTK-50 approche les 50 tonnes. Le complexe mobile peut être transporté par rail dans des conteneurs spéciaux.
À son arrivée sur le lieu de travail, le personnel de service composé de trois personnes peut préparer le complexe MLTK-50 au travail en quelques heures. En fonctionnement, l'installation nécessite une alimentation électrique d'environ 750 kW. Le faisceau laser de 50 kW peut être focalisé à une distance de 20 à 80 mètres du complexe. Le laser du complexe peut fonctionner en continu pendant 10 minutes maximum, après quoi une pause de 20 minutes est nécessaire. Dans ce mode, l'installation peut couper des structures en métal et en béton armé, effectuant la tâche assignée. Gazprom a reçu plusieurs ensembles du système MLTK-50.
Le prochain complexe technologique laser mobile a été créé dans l'intérêt de la société d'État "Rosatom". L'unité MLTK-2 a été développée non seulement pour la découpe à distance de diverses structures, mais également pour la décontamination des surfaces. Le complexe MLTK-2 se compose de deux modules mesurant 2x2x2 mètres, qui ensemble ne pèsent pas plus de 2 tonnes. Le laser à fibre de 2 kW utilisé dans ce complexe permet de découper des pièces métalliques jusqu'à 20 mm d'épaisseur à une distance d'environ 6 mètres de la tête optique de sortie. Il est possible de transporter ces derniers à une distance de plusieurs dizaines de mètres des modules principaux du complexe.
Schéma fonctionnel du complexe technologique laser MLTK-20
Le complexe mobile MLTK-2 est utilisé non seulement par Rosatom, mais également par le Centre de recherche d'État de la Fédération de Russie TRINITY. Le fabricant, après avoir modifié le complexe d'origine, a créé une section pour la découpe commerciale du métal. A la demande du client, la nouvelle installation est capable de découper des tôles de métaux ferreux ou non ferreux d'une épaisseur maximale de 14 mm.
Le système MLTK-3 est devenu un développement ultérieur des systèmes laser mobiles modulaires. Il comprend trois sources de rayonnement d'une puissance de 1 kW à la fois. Chacune de ces sources de rayonnement possède son propre système de refroidissement. Le rayonnement généré par les trois sources est transmis via des câbles à fibres optiques au système de formation de faisceau et de positionnement. Ce bloc est chargé de combiner plusieurs rayons en un seul et de le diriger vers l'objet souhaité. Une caractéristique du complexe MLTK-3 est son architecture. Il est divisé en sept modules, chacun ne pesant pas plus de 100 kg. Cela facilite le transport et l'utilisation de l'ensemble du complexe.
Le dernier complexe laser mobile créé à l'Institut de Troitsk pour la recherche innovante et sur la fusion est le MLTK-20, développé sur ordre de Gazprom. Son architecture ressemble au MLTK-3 décrit ci-dessus. MLTK-20 se compose de quatre conteneurs de 2x2x2 mètres pesant environ deux tonnes chacun. Trois unités sur quatre sont équipées de lasers à fibre ytterbium à puissance réglable (de 0,5 à 8 kW) et de leurs systèmes de refroidissement. Ces trois blocs sont reliés au quatrième par un chemin de fibre optique. Le quatrième bloc abrite le télescope de formage, les systèmes de guidage du faisceau et le poste de travail de l'opérateur.
Complexe technologique laser MLTK-2
Il ne faut pas plus d'une demi-heure pour déployer le complexe MLTK-20 après livraison sur le lieu de travail. Pendant ce temps, le personnel de service doit connecter tous les câbles et démarrer l'équipement. Les câbles à fibres optiques utilisés dans le complexe MLTK-20 permettent de placer des blocs avec des sources de rayonnement à une distance allant jusqu'à 90 mètres du bloc avec le télescope de formage. Le télescope est capable de focaliser un faisceau laser à des distances de 20 à 70 mètres. A puissance maximale, le complexe MLTK-20 est capable de découper des structures métalliques d'une épaisseur de plus de 50 mm. Selon l'épaisseur du métal à couper, la vitesse de coupe peut atteindre deux mètres par heure. L'architecture modulaire permet au complexe MLTK-20 d'être utilisé dans diverses configurations. Certaines tâches peuvent être effectuées avec une unité avec une source de rayonnement et une avec un télescope de formage. De plus, il est possible d'augmenter la puissance grâce à l'utilisation d'unités supplémentaires avec un équipement laser.
En 2011, le complexe MLTK-20 a montré ses "compétences" à plusieurs reprises. Ainsi, en mai, une nouvelle installation laser a été testée au centre de formation de Dosang (région d'Astrakhan), propriété de Gazprom. Le programme d'essai comprenait la découpe de séparation à distance de raccords de gaz d'une épaisseur de paroi de 50 mm. À une distance de 40 mètres, le complexe laser a réussi à couper le tuyau d'un puits conventionnel. De plus, ces tests ont montré la possibilité de faire fonctionner le complexe laser après un transport sur de longues distances.
MLTK-20. Unités laser 1, 2, 3
Bloc 4. Former le télescope
En juillet 2011, le complexe MLTK-20 a été testé dans une véritable opération de réparation. Il a été décidé d'envoyer l'installation à l'Okrug autonome de Yamalo-Nenets, où un accident s'est produit au puits n° 506 du champ gazier de West Tarkosalinskoye. Après un parcours de plus de 4000 kilomètres, le complexe laser a été monté près du puits d'urgence et a rapidement commencé ses travaux. Pour poursuivre les travaux d'élimination de l'accident, il a fallu démonter des structures métalliques d'un poids total d'environ 240 tonnes, ce qui a empêché les gaziers de travailler avec des équipements standards. Le puissant rayonnement thermique de la torche à gaz a rendu impossible l'installation du télescope de formage à la distance recommandée de pas plus de 50 mètres des structures endommagées. Pour cette raison, les travaux principaux ont été réalisés à une distance de 70 mètres. En 30 heures, le complexe MLTK-20 a traversé toutes les structures nécessaires, après quoi l'incendie a commencé à être éteint.
Comme vous pouvez le constater, les complexes technologiques laser mobiles de la famille MLTK, développés par le Troitsk Institute for Innovative and Fusion Research, ont clairement démontré leur efficacité, et ils l'ont fait non seulement lors des tests, mais également lors de travaux réels pour éliminer le feu dans un puits de gaz. Il convient de noter que les complexes MLTK sont des développements purement civils, non destinés à un usage militaire. La puissance de ces systèmes est insuffisante pour atteindre rapidement des cibles à grande distance, ce qui n'a cependant presque aucun effet sur leur efficacité à effectuer les tâches pour lesquelles ils sont conçus. Peut-être que les développements de ces projets à l'avenir seront utilisés pour créer des lasers de combat, mais dans leur forme actuelle, les systèmes de la famille MLTK ont un objectif purement pacifique.
Raccords gaz après séparation découpe laser (épaisseur de paroi 50 mm)
Unité de télescope étendue à une distance de 50 mètres de l'objet
Poursuite de la découpe laser après écartement du blocage
Nervure découpée au laser du derrick
Bride de bec de puits cisaillé
