Лазер

Предположим, в ближайшее время будет внезапно создана какая-нибудь невероятная броня, например, на основе углеродных нанотрубок или пенометалла от HRL Laboratories. Заодно предположим, что большая часть современного огнестрела из-за этого резко станет малоэффективной. Что современная наука сможет предположить в качестве альтернативы?

Сразу оговорюсь, что здесь будут рассматриваться далеко не все виды перспективного оружия на новых физических принципах. Возьмём несколько основных, которые наиболее часто встречаются в массовой культуре.

ЛАЗЕРНОЕ ОРУЖИЕ

Лазерное оружие, как ни странно, уже вполне используется во время боевых действий. Лазерами слепят камеры, пилотов, головки самонаведения ракет, а лазерные установки могут использовать для разминирования. Советские товарищи и их китайские коллеги даже разработали несколько ручных образцов, выглядящих, правда, довольно стремно. Про прицелы, целенаведение и прочее я вообще молчу.

Несмотря на всё это, на данном этапе развития невозможно массовое изготовление и использование не только ручного, но и станкового лазерного оружия. Казалось бы, у лазерного оружия столько плюсов!

- ничтожное подлетное время, заметное лишь на космических расстояниях, цель поражается мгновенно,

- невозможность перехвата поражающего элемента,

- не нужно боеприпасов (если оружие не использует химические патроны, как советский лазпистолет),

- огромная дальность,

- нет отдачи,

- поджигает цель,

- бесшумность,

- абсолютная настильность выстрела.

Но, кроме плюсов, у лазерного оружия реально много недостатков.

- необходимость компактного и мощного источника энергии. В настоящее время невозможно в принципе. Решение - поставить пушку на крышу АЭС,

- очень яркие блики. Решение - всем воевать в стильных солнцезащитных очках,

- низкая эффективность в дождь и туман, абсолютная неэффективность в дыму. Почему, думаете, все лазганы Имперской Гвардии и СПО имеют штык?

- а ещё лазер прекрасно отражается от зеркальной поверхности. Можно получить своим же лучом (вспоминаем физику: Угол между перпендикуляром к поверхности (нормалью) и исходным лучом называется углом падения, а угол между нормалью и отраженным лучом — углом отражения),

- неизбежная потеря мощности поражающих факторов лазерного луча с расстоянием до цели (особенно в космосе),

- можно поразить только видимую цель (нельзя, например, поразить цель метким рикошетом или закинуть луч за стену, как мину из миномета),

- для некоторых вариантов лазоружия - необходимость в очень мощной системе охлаждения, невозможной при настоящем техническом развитии.

Вывод: лазерное оружие - более чем реально, но в ближайшем будущем массовым и эффективным оно вряд ли станет, оно крутое, но не особо-то и эффективно.

ГАУСС-ПУШКА

Точнее, здесь мы рассмотрим не только гауссовки, но и рейлганы (рельсотроны), потому что оба вида этого оружия весьма похожи. Гаусс-пушка и рельсотрон - варианты кинетического оружия, разгоняющие обычные поражающие элементы до больших скоростей за счет различных электромагнитных эффектов, при которых поле сообщает ускорение находящемуся в нем проводнику. Эти виды оружия не настолько распространы, как лазеры. Тем не менее, существует несколько прототипов (например, американская корабельная установка), а ещё гауссовки любят клепать в гаражах разные энтузиасты. Кстати, массовое использование рейлганов более вероятно, чем гаусс-пушек, потому что они проще в производстве.

Итак, плюсы:

- может пробить всё. Совсем всё. Создание брони, способной остановить 50-70 граммовый снаряд, летящий со скоростью 30 км/с, невозможно сейчас и вообще маловероятно,

- отсутствие взрывчатки в боеприпасах сделает технику, оснащенную таким оружием, значительно менее взрывоопасной,

- гауссовки бесшумны, беспламенны и не имеют отдачи,

- не нужны особые боеприпасы - можно просто пальнуть 100 граммовой стальной болванкой.

Минусы:

- рельсотроны реально большие, занимают целую орудийную башню. Гауссовки поменьше,

- мощный ЭМИ при выстреле (рассчету лучше не брать айфоны и не иметь кардиостимуляторов),

- снаряд имеет все шансы испариться, не долетев до цели (от трения об воздух),

- точность реальных рельсотронов - плюс-минус город,

- очередями нельзя стрелять,

- необходим очень мощный и компактный источник энергии. Решение - найти артефакт "Вспышка" и запихнуть его в гауссовку.

Вывод: вполне реалистичны, но пока маловероятны, тем более ручные.

ПЛАЗМЕННОЕ ОРУЖИЕ

Плазменное оружие может поражать цель за счет огромной температуры поражающего элемента, а также давления, которое плазма может оказать на цель. Теоретически, плазменный заряд - сверхэффективный кумулятивно-зажигательный боеприпас. Плазмоганов пока не изобрели, но выход есть:

1. Берём рельсотрон.

2. Берём кусок меди.

3. Стреляем куском меди из рельсотрона.

4.????????

5. PROFIT!!! (от трения об воздух кусок меди станет плазмой).

Плюсы:

- сверхвысокое останаливающее и бронебойное действие,

- может поджечь цель,

- прекрасно разгоняется до огромных скоростей,

- сила воздействия на цель не зависит от расстояния (если сгусток долетел целиком),

- наводит ужас на врага.

Но плазмоган - самое нереалистичное оружие из всех перечисленных в посте. И вот почему.

Недостатки:

- неустойчивость плазмы. Чтобы поддерживать данное состояние вещества, нужен постоянный источник энергии. В ином случае, при отключении источника энергии, плазма исчезает за доли секунд. Решение: эээ... засунуть батарейку внутрь? Один этот недостаток ставит крест на возможности появления плазмоганов в ближайшем будущем(,

- очень высокая температура заряда (нужно из особых материалов оружие делать надо, иначе оно тупо расплавится),

- ну вы уже догадались, да? Правильно, отсутствие мощного и компактного источника энергии,

- вес,

- различные неполезные для стрелка излучения,

- малая эффективность в дождь, туман и в дыму,

- взрывоопасность. При этом, если у вас в руках взорвётся Баррет - вы скосплеите Кентукки, а если это будет плазмоган? Вы просто испаритесь.

- плазма рассеивается в атмосфере, тормозясь об воздух... и рассеивается в вакууме, расширяясь во все стороны,

- приводит в ужас сечатку стрелка, его союзников и противников,

- наконец, плазмоган, как и всё оружие на новых физических принципах, будет тупо очень дорогим.

Короче, плазмоган - весьма и весьма нереалистичное оружие, и не факт, что когда-либо человеки сумеют создать эффективный, безопасный или хотя бы рабочий плазмоган.

Ух и простыню же я накатал! Ну, что я скажу в конце? Нужно не страдать фигней и не пытаться создать лазган, плазмоган или гауссовку, а сперва лучше развивать медицину, генетику, биоинженерию и прочие полезные технологии. Ну ладно, болтер можно замутить)

В конце 80х годов Родина призвала одеть шинель. Ясным декабрьским утром, после почти 10 суток в воинском эшелоне, нас выгрузил на конечной станции Лесосибирск. Дальше автобус довез нас до воинской части, которая встретила нас огромными "тарелками":

В первый же день нас строго проинструктировали: служба секретная, всем говорить, что мы занимаемся обеспечением связи между пролетающими самолетами. Тупизм особистов при сочинении"легенд" всегда зашкаливал. Каждая собака в ближайшем городе знала, что тут военные управляют космическими спутниками.

В одно прекрасное утро бежим мы "на физзарядку"-так называлась 3-х километровая пробежка по техтерритории части.

Трасса утренней пробежки. Синий крест-где мы остановились.

С верху на нас валит снег и цепочка из 100 с лишним солдат бежит по узкой тропиночке средь сугробов, на ходу досматривая сны. Сон на бегу обрывается неожиданно -бегущий впереди боец резко остановился и бегущие сзади врезаются друг-другу в спины. Протираем сонные глаза и офигеваем от открывшейся картины: в небо бьёт тонкий зеленый луч и вокруг него переливается насыщенная радуга. И это в конце декабря! В снегопад!

Небольшая справка: в середине 80х годов США раструбили на весь мир о новой военной программе Стратегической Оборонной Инициативы (СОИ). Суть программы-сбивать спутники и ядерные ракеты противника мощными боевыми лазерами.

Фото из журнала "Техника Молодежи" тех лет.

Естественно, мы все подробно читали об этом в журналах и газетах, но одно дело читать, а другое дело видеть своими глазами на расстоянии 600 метров.

Причем никто из сержантов не мог объяснить что это такое-они тоже приехали в часть одновременно с нами из сержантской учебки.

Лишь спустя пол-года, заступив на дежурство, я подробно узнал об этой лазерной системе. Называется она КОС (Квантово Оптическая Система) "Сажень" и предназначен для измерения расстояния до спутников с точностью до 7-10 мм. Максимальная дальность измерения -5000 км. Мощность лазера -до 10 мегаватт!!! в импульсе.

Сбивать ракеты и спутник противника он не сможет: тонкий луч лазера, который мы видим на земле, через 500 км (там где летают спутники) превращается в пятно диаметром 2км.

Оптическая система лазера выглядит так:

Интересна конструкция купола, закрывающего лазер после выполнения работ.

Самая фантастическая конструкция купола была в центре дальней космической связи в Евпатории-видимо для защиты от ветров с моря.

Слева видны антенны связи по дальнему космосу. Насколько мне известно, за время "незалежности" успели растащить на металлолом.

Здесь стоял самый мощный лазер- с помощью него измеряли расстояние до лунохода, стоящего на Луне.

А что же стало с лазерными пушками США-программой СОИ? Ровным счетом ничего. Потратив около 70 миллиардов долларов, ученые США пришли к выводу, что на завершение программы потребуется еще около 3х триллионов долларов. Программу по тихому закрыли в 93 году. Так что "распиливать" бюджет умеют не только у нас.

источник

Сегодня нас трудно удивить лазером, а в начале 70х годов это было просто фантастикой! Пресса подробно освещала изобретение советских ученных Прохорова и Басова, за что они получили в 1964 году Нобелевскую премию.

Было очень много публикаций об устройстве, принципе работы и области применения.

Вот увидеть вживую работающую лазерную установку было труднее, чем встретить инопланетянина на улице. Как гром среди ясного неба, вышел очередной номер журнала Юный Техник №8 в 1971 году.

Редакция журнала, со свойственной им простотой, предложило читателям сделать работающую лазерную установку у себя дома из подручных материалов.

Давайте разберем, насколько доступны компоненты для изготовления домашнего лазера. Вместо дорогостоящего рубинового излучателя применяется обычный органический краситель. Цвет луча лазера зависит от типа применяемого красителя. Оранжевый краситель родамин будет излучать целый спектр от желто-зеленного цвета до красного. Можно еще использовать краситель флюоресцеин натрия. Если хотите лазер ярко голубого цвета, то нужно использовать раствор красителя диэтиламинометилкумарин.

Где же раздобыть посеребренные зеркала, да еще и разной степени прозрачности? Серебра в СССР было просто навалом: все увлекались фотографией и печатали снимки. Использованный раствор фиксажа и есть источник серебра. Стоило бросить клич среди друзей-быстро наберут целое ведро, добывай серебро на здоровье. Кто запамятовал технологию покрытия стекла серебром-загляните в школьный учебник Химии-там все изложено доступным языком.

Обратимся к электрической схеме. Её задача обеспечить работу импульсной лампы напряжением 3000 вольт. У художественного редактора С. М. Пивоварова, рисовавшего схему для журнала и у технического редактора Е- М. Б р а у д е мысли были явно не о работе и они пропустили оплошность в схеме:

Впрочем, любой начинающий радиолюбитель знает назубок направление диодов в схеме диодного моста и на эту диверсию не попадется.

Для повышения напряжения с 220 вольт в 3000 вольт применена связка автотрансформатора с повышающим трансформатором телевизоров УНТ. Генератор и трансформатор с ферритовым сердечником конечно лучше, но элементов нужно больше.

Для меня в этой схеме главная "засада" это конденсатор на 15 микрофарад и с рабочим напряжением 3000 вольт! Купить в то время такой конденсатор было точно невозможно. Хотя и есть крылатое выражение:

Не каждый вор радиолюбитель но каждый радиолюбитель вор.

Увы, я даже не могу предположить, откуда такой конденсатор можно было стащить позаимствовать в те времена. Из высоковольтных помню только пикофарадные конденсаторы

Перед запуском лазера необходимо произвести настройку : выставить зеркала параллельно, причем с высокой точностью. Для этого достаточно призмы с обычного бинокля или подзорной трубы.

Главное потом суметь вернуть призму на свое место, не испортив оптический прибор.

Как видим, устройство домашнего лазера очень простое и доступное, за исключением одной детали.

Через некоторое время из читальных залов пропал этот номер Юного Техника. Даже там, где сохранился номер журнала, были вырезаны страницы про самодельный лазер. Это породило следующую легенду, якобы умельцам удалось построить очень мощный лазер, способный (список возможностей зависел только от фантазии рассказчика), поэтому КГБ изъял эти номера из библиотек и читальных залов.

Много лет спустя, довелось наблюдать за испытаниями лазерного измерителя дальности до спутников КОС "Сажень". Вот где я увидел всю красоту и мощь настоящего лазера.

источник

Для чего человеку может понадобится лазерный гравер? Конечно для приготовления тостов!

Видосик добавить не получилось, так как "Допустимая минимальная ширина видео составляет 200px", а у меня FHD. Л - логика.

Сотрудники Экспериментально-производственного комбината УрФУ и Инновационно-внедренческого центра УрФУ разработали две технологии — технологию оребрения труб и технологию изготовления пластинчатых теплообменников. Они уже подали заявку на патент и выполнили первый коммерческий заказ. Обе технологии позволяют увеличить теплообмен, уменьшить металлоемкость и удешевить стоимость готового изделия при улучшенных характеристиках. ЭПК УрФУ также оборудовал цех и закупил роботизированный сварочный комплекс.

Оребренные трубы используют в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (конденсаторы, газонагреватели, газоохладители), в машиностроении (компрессорные и холодильные установки, маслоохладители), в атомной промышленности (для производства охладителей, сушильных бань и паровых нагревателей воздуха), в системах кондиционирования и отопления.

Суть процесса лазерной сварки сводится к формированию однородной кристаллической решетки в месте сварки трубы и ребра, полученной в результате расплавления металла при помощи роботизированной лазерной установки. Это позволяет получить более эффективные теплообменные характеристики при меньшей металлоемкости, а также повышенные прочностные характеристики по сравнению с мировыми аналогами.

Разработчики УрФУ использовали лазерную сварку: приваривают ребра сплошным швом так, что металл трубы и ребра становится однородным, неотделимым. Приваривать так можно любой металл на трубу любого диаметра, утверждают создатели технологии.

«За счет использования мощного источника энергии — 6 кВт и высоких скоростей сварки получается качественный шов. Труба не успевает разогреться и деформироваться, чего нельзя добиться при других способах сварки, — поясняет Главный Конструктор проекта, начальник бюро ЭПК УрФУ Владимир Подгорбунских. — Технология уникальна в таком применении со сквозным проплавлением швов и такой технике автоматизированной сварки — мы, наверное, в России делаем это впервые. Причем при первом тестовом заказе, который мы выполнили в лаборатории, наша продукция вышла в 1,5 раза дешевле зарубежных аналогов, но с лучшим качеством сварки и с более высокой эффективностью по теплоотдаче, на 15 %».

Сейчас первая партия труб проходит испытание на производстве, а ЭПК УрФУ получил второй заказ на оребрение труб меньшего диаметра. Первый заказ отработали за три месяца: приварили 9,2 тыс. ребер на 20 труб (по 460 на каждую). С помощью робота скорость работы увеличится в 3–5 раз, а по сравнению с контактной шовной сваркой производительность вырастет на 30 %.

«В России немало производителей оребренных труб, но главное отличие нашей технологии в том, что у аналогов оребрение идет по спирали, а мы придумали, как устанавливать ребра вдоль трубы, — говорит руководитель проекта Александр Валерьевич Волков. — Казалось бы, что такого — приварить ребра вдоль, а не поперек. Но технологически это сделать крайне сложно, долго и дорого. Схожую технологию применяют в Италии и в Китае. Но там производители используют точечную конденсаторную сварку: прокатывается ролик и точками прихватывает ребро. Импортные трубы производятся с применением технологии сварки токами высокой частоты, что не позволяет достичь качества сварного шва, получаемого с применением лазерной сварки».

С помощью роботизированного комплекса сотрудники ЭПК УрФУ смогут работать со сложными большими конструкциями. Кроме того, робот может перемещаться на расстояние до 10 метров, не теряя точности позиционирования (ошибка не более 0,1 мм).

Достичь полученного результата удалось благодаря слаженной работе команды специалистов ЭПК УрФУ и ИВЦ УрФУ. Это не первый проект, реализованный в данном составе. Ранее были разработаны и запатентованы способ и устройство изготовления оребренной панели для высокотемпературных пластинчатых рекуператоров с применением лазерной сварки.
epkurfu.ru

urfu.ru
Много всего интересного в нашей группе Вконтакте!