9.5. ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ

ВЗРЫВООПАСНЫХ ПРЕДМЕТОВ

Проблема безопасной дистанционной нейтрализации ВВ на фоне непрекращающихся локальных вооруженных конфликтов и растущих террористических угроз приобретает особую актуальность. Первые лабораторные демонстрации возможности уничтожения ВВ лазерным излучением относятся к 80-м годам прошлого века. Тогда в СССР и США была продемонстрирована принципиальная возможность нейтрализации взрывных устройств при помощи стационарных СО-, CO₂-, и Nd : YAG-лазеров.

В процессе исследований было установлено, что мощный лазерный луч, не обладая ни массой, ни магнитноэлектростатическими свойствами, на значительном удалении без какого-то ни было побочного воздействия способен хирургически точно разрезать оболочки подозрительных предметов, в случае необходимости перерезать провода, уничтожить элементы электропитания и управления подрывом, выжечь и испарить их взрывчатое вещество.

Вполне очевидно, что лазерные технологии обладают рядом неоспоримых преимуществ перед другими технологиями нейтрализации взрывоопасных предметов. Основными из них являются:

– значительная дальность действия – десятки и сотни метров;

– возможность обезвреживания взрывных устройств (ВУ), находящихся в многослойных толстостенных оболочках;

– низкая, близкая к нулю вероятность детонации взрывчатого вещества;

– обеспечение возможности визуальной идентификации ВУ в процессе последовательного вскрывания их оболочек;

– сохранение внешней целостности ВУ для последующего криминалистического исследования;

– отсутствие расходных материалов и, как следствие, практически нулевая стоимость «выстрела»;

– возможность работы не только по самому взрывчатому веществу, но и по устройствам управления подрывом.

Эти преимущества определи естественный интерес ведущих мировых держав к созданию специальных лазерных систем для нейтрализации и уничтожения ВУ. Однако долгие годы работы в данной области не выходили за рамки создания экспериментальных и опытных образцов. Это было вызвано тем, что существующие на рынке лазеры требуемой мощности обладали очень низким КПД (единицы процентов), имели неприемлемые для практического использования эксплуатационные и весогабаритные характеристики. Только появление в последние годы промышленных технологических волоконных лазеров позволило перевести рассматриваемые работы в практическую плоскость.

Волоконные иттербиевые лазеры представляют собой революционный прорыв в области промышленных лазерных технологий. Эти лазеры обладают КПД порядка 30 %, уникальными весогабаритными и эксплуатационными характеристиками (время непрерывной работы исчисляются сутками).

На базе таких лазеров в настоящее время изготовлен и успешно применяется целый ряд комплексов нейтрализации и уничтожения ВУ. Примером такого комплекса является широко известная система ZEUS (рис. 9.12), которая была создана американской инжиниринговой компанией SPARTA по программе Министерства обороны США HLONS (High Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle Laser Ordnance Neutralization System).

Данная система с успехом была использована в Афганистане и Ираке, где получила самые положительные отзывы специалистов. За время боевого применения ZEUS обезврежено порядка 1600 взрывоопасных объектов 40 типов, причем более чем в 98 % случаев без их детонации.

Совсем недавно Армия обороны Израиля (ЦАХАЛ) начала использовать на границе с сектором Газы разработанную государственным концерном РАФАЭЛ лазерную установку нейтрализации взрывоопасных объектов THOR.

В основе этих и других систем лежат серийные волоконные промышленные лазеры компании IPG Photonics Corporation, используемые для раскроя материалов в автомобильной промышленности. Примечательно то, что компания IPG Photonics Corporation является транснациональной научно-технической корпорацией, основанной в 1991 г. на базе российских предприятий: Института радиоэлектроники РАН и московского НИИ «Полюс», которая в настоящее время занимает ведущее положение в мире в области производства промышленных волоконных лазеров. Одной из ключевых компаний «IPG» является научно-техническое объединение «ИРЭ-Полюс» в г. Фрязино. В настоящее время данной компанией освоен и с успехом серийно выпускается целый ряд волоконных лазеров различной мощности.

Рис. 9.12. Зарубежная система лазерной нейтрализации

взрывных устройств ZEUS (США)

Несмотря на это, в настоящее время работы по созданию систем лазерной нейтрализации взрывоопасных предметов ни одним из силовых ведомств России не ведутся, хотя существенный задел в области лазерных систем специального назначения открывает реальную возможность создания в кратчайшие сроки и с минимальными затратами отечественных комплексов данного класса, способных существенно повысить эффективность и безопасность работ по обезвреживанию взрывоопасных объектов.

С целью демонстрации такой возможности научно-производственным центром «Система» совместно с конструкторским бюро «Кунцево» (Межгосударственная финансово-промышленная группа «Оборонительные системы», г. Москва) в 2010 г. проведена целая серия экспериментальных работ по оценке эффективности использования лазерных технологий для нейтрализации взрывоопасных предметов.

В процессе работ была продемонстрирована возможность дистанционного (на расстоянии 100 и более метров) вскрытия металлических заполненных и пустотелых полостей с толщиной стенки до 4 мм, а также резка стальных пластин толщиной 2.5 мм при помощи волоконных иттербиевых лазеров производства НТО «ИРЭ-Полюс» мощностью до 2 кВт. Примеры дистанционного воздействия лазерного излучения на металлические конструкции приведены на рис. 9.13.

Рис. 9.13. Результат дистанционного воздействия лазерного излучения

на металлические конструкции

Рис. 9.14. Лазер мощностью 1 кВт, система формирования и наведения лазерного луча

Рис .9.15. Объект воздействия лазерного луча

Для формирования и наведения излучения на объекты воздействия использовался просветленный панкратический объектив-рефрактор с диаметром выходной оптики 180 мм. Внешний вид системы формирования и наведения луча представлен на рис. 9.14.

В ходе экспериментов была продемонстрирована возможность дистанционной нейтрализации взрывных устройств без их детонации. В качестве объектов воздействия в данном случае использовались металлические сборки с толщиной стенки 2 и 4 мм, заполненные 430 г взрывчатого вещества (чистый тротил, смесь тротила и гексогена – 40 % : 60 %). Внешний вид сборки и ее размеры приведен на рис. 9.15.

В процессе исследования были выявлены два возможных механизма нейтрализации взрывоопасных объектов.

1. В первом случае, когда диаметр пятна лазерного излучения на объекте соизмерим с толщиной стенки его оболочки, при воздействии излучения на объект происходит ее быстрое (за 2–3 секунды) проплавление, после чего под действием излучения происходит плавление и возгорание взрывчатого вещества. Вследствие этих явлений взрывчатое вещество уничтожается путем его дефлаграции. Процесс дефлаграции взрывчатого вещества и его результаты приведены на рис. 9.16.

Рис. 9.16 Дефлаграция взрывоопасного объекта

2. Второй механизм нейтрализации взрывоопасных объектов наблюдается в том случае, когда диаметр пятна лазерного излучения в несколько раз превышает толщину стенки объекта воздействия. В этом случае сквозного проплавления оболочки не происходит, а происходит ее размягчение, за счет которого в области действия излучения оболочка теряет свои прочностные свойства. Одновременно во внутренней полости объекта в области, прилегающей к точке воздействия излучения, начинаются процессы плавления и возгорания ВВ. В результате лазерного термоудара в рассматриваемой области резко повышается давление, что приводит к разрыву оболочки. Разрыв оболочки приводит, в свою очередь, к резкому падению давления внутри объекта и, как следствие, к раздроблению и выбросу ВВ наружу. При этом разрыв оболочки происходит раньше, чем внутреннее давление в ней превысит критический уровень детонации ВВ, чему способствует потеря ее прочностных свойств. Процесс и результаты нейтрализации объекта термоударом приведены на рис. 9.17.

Рис. 9.17. Разрушение объекта лазерным термоударом

Таблица 9.7

Технические характеристики лазерного комплекса нейтрализации взрывоопасных объектов

Научно-производственным центром «Система» была проведена инженерная проработка исследований, которая показала реальную возможность создания системы нейтрализации взрывоопасных объектов, основанную на серийно выпускаемых промышленных волоконных лазерах и имеющею характеристики, превышающие западные аналоги. Характеристики лазерного комплекса нейтрализации взрывоопасных объектов приведены в табл. 9.7.

Данный комплекс позволит не только обеспечить дистанционную безопасную нейтрализацию взрывоопасных объектов, но и дистанционную разведку конструкций, высоковольтных линий под напряжением, дезактивацию и дегазацию поверхностей сложной формы при ликвидации последствий аварий и катастроф.

Возможные варианты конструкции комплекса лазерного обезвреживания взрывоопасных объектов представлены на рис. 9.18.

Рис. 9.18. Варианты конструкции лазерного комплекса нейтрализации

взрывоопасных объектов