В год 75-летия атомпрома учёные ВНИИНМ им. Бочвара решили "погрузиться на большую глубину" и разрабатывают комплекс подводной лазерной резки.
Лазерная резка — технология обработки изделий из металла с помощью лазерного излучения. Суть заключается в нагреве зоны реза и разрушении материала в этой зоне лазером.
Преимущества лазерной резки: высокая скорость, высокая точность, компактное оборудование, небольшой расход электроэнергии, минимум отходов, нет механического контакта инструмента с заготовкой, поэтому метод подходит даже для хрупких материалов, может применяться для подводной резки на больших глубинах (сейчас на глубине более 1 км возможна только разделка направленным взрывом).
Трудности лазерной резки под водой: вода снижает энергию излучения, высокое давление (плюс 1 атмосфера на каждые 10 м погружения), аспространение, рассеяние, поглощение излучения идут не так, как на воздухе.
Состав комплекса для лазерной резки:
- Твердотельный лазер.
- Режущая головка.
- Силовая волоконная линия.
- Опционально — беспилотный аппарат для доставки комплекса на большие глубины.
Области применения технологии ВНИИНМ:
- Разделка затонувшей техники, в том числе радиационно опасных объектов (суда, самолеты, атомные подлодки и т. д.).
- Подводное строительство (буровые станции, нефтепроводы, нефтехранилища и т. д.).
- Работы в бассейнах выдержки ОЯТ.
- Спасательные работы на глубине.
Как говорит руководитель проекта блока развития, ВНИИНМ Константин Щербаков:
— Данный проект для нашего института не такой уж непрофильный. ВНИИНМ — материаловедческий институт. Лазер — лишь инструмент, для создания комплекса нужно решать материаловедческие проблемы: изучать взаимодействие излучения с веществом в водной среде, создавать технологические решения, которые позволят преодолеть трудности лазерной резки под водой.
Первоначально мы проектировали оборудование только для разделки затонувшей техники. Представьте: самолет упал в океан. Надо изъять черные ящики. Сейчас нет технологий для резки металла на глубине более 1 км — для разделки используется направленный взрыв, сохранить черные ящики очень трудно. Мы доказали, что лазером можно аккуратно разрезать металл на любой глубине.
В процессе работы выяснили, что технология пригодна и для других задач: подводного строительства добычных комплексов, технологических работ в бассейнах выдержки ОЯТ. Ее можно применять при работах по подъему затопленных АПЛ, например для надежного закрепления тросов понтонов. Разрабатываемое нами оборудование и ПО позволят точно управлять процессом резки дистанционно. Автономность — важная особенность создаваемого комплекса, ведь водолазы не могут работать на глубине более 200 м. Эта особенность также позволяет работать с радиационно опасными объектами.
Мы уже провели все необходимые НИР по проекту на опытном оборудовании в МИСиСе. Получили два патента и зарегистрировали два ноу-хау. Сейчас делаем макет лазерного комплекса во ВНИИНМ для ОКР. Мы разрабатываем камеру, имитирующую подводные условия на глубине до 5 км, для проведения экспериментов.
Хотим создать комплекс полностью на российском оборудовании. Твердотельные лазеры с диодной накачкой, силовые оптические линии — все это есть на отечественном рынке. Режущая головка — изобретение ВНИИНМ, мы сможем изготовить ее в институте.
Серийное производство таких комплексов не планируется, много их не нужно. Предполагается, что компания покупает один комплекс, а мы обеспечиваем сервис на всем жизненном цикле.