Техника - молодёжи 1971-06, страница 13
ния. В тех местах, где материала излишек, лазер «высверливает» отверстия диаметром от 0,002 до 10 мм. Скорость резания 2,5 см/сек! Изменяя параметры излучения — мощность, диаметр пятна, длительность и частоту повторения импульсов,— можно подобрать такой режим обработки, чтобы он отвечал требованиям технологического процесса. Такой подбор весьма важен. Плавление вещества без существенного испарения наблюдается, например, в очень узком диапазоне мощностей — от 105 до 107 вт/см2. Если же увеличить мощность до 108— 1012 вт/см2, материал начнет испаряться. Этот процесс будет сопровождаться различными гидродинамическими эффектами — выбросом расплавленной массы и образованием ударных волн, что, например, при точечной сварке совершенно недопустимо. Применение в технике газовых лазеров ограничено в основном из-за их размеров. Ведь мощность газового лазера прямо пропорциональна его длине. Прибор, работающий на углекислом газе, при мощности порядка 5 квт имеет длину около 50 м. Но в тех случаях, когда столь большие мощности ни к чему, газовые лазеры успешно используются. В частности, они нагревают и размягчают твердые сплавы перед точением. Луч фокусируется в непосредственной близости от резца, накапливая в чрезвычайно узкой зоне металл, который затем тут же идет в стружку (рис. 5). Преимущество этого способа в том, что в детали не остается напряжений, обычно возникающих при неравномерной термообработке. Геодезия. Прежде геодезисты пользовались световыми дальномерами. Фиксировалось время, затраченное лучом на пробег до цели и обратно. Точность измерения расстояния зависела от того, насколько верно определена скорость света. А та, в свою очередь, — от показателя преломле ния, изменяющегося от состояния атмосферы. К тому же показатель преломления для каждой световой волны свой. Например, красный и синий свет преломляются по-разному. Такое искажение спектра приводит к значительным погрешностям при подсчете скорости света. Применение монохроматического лазерного луча с точно известной длиной волны практически полностью исключает такие погрешности. Расстояние до 20 км измеряют теперь с ошибкой, не превышающей несколько сантиметров! Протянув световой «шнур», удобно размечать коммуникации (например, тоннели метро — рис. 10), прокладывать шоссейные дороги, строить аэродромы. Именно для этих цг>лей предназначен отечественный лазерный визир ЛВ-2. Останкинская телевизионная башня давно уже стала достопримечательностью столицы. Но немногим известно, что строительство башни шло с участием лазера, точнее — лазерного зенит-центрира ЛЗЦ-1. Прибор закреплялся в центре основания башни. Луч устремлялся вверх, и на различных высотах определялись величина и направление отклонения башни от вертикали. Таким образом устанавливались отклонения, появившиеся не только из-за погрешности строительных работ, но и в результате одностороннего нагрева солнцем, воздействия ветра и других причин. Гидравлика. В ванну с водой погрузим электроды, подключенные к источнику импульсов высокого напряжения. Включим ток. Электрический заряд вызывает в жидкости гидравлический удар. Действие его таково, что ванна может разлететься на куски. Энергия, выделяющаяся при разряде, способна выбросить фонтан воды высотой до 5 м! Это интересное явление было открыто советским ученым Л. Юткиным в 50-х годах. Сейчас электрогидравлический удар довольно широко применяется при обработке материалов (резка, штамповка и т. п.). С появлением лазеров начались интенсивные исследования взаимодействия световых волн с веществом. Не были оставлены без внимания и жидкости. И тут обнаружилось нечто поразительное. При «обстреле» воды короткими мощными импульсами в зоне фокусировки луча возникало давление порядка миллиона атмосфер! Оно порождало ударную волну огромной силы. Если жидкость была заключена в чугунную «гранату», происходил взрыв — оболочка не в состоянии противостоять столь бурному натиску. «Гранаты» можно использовать в горных разработках. Роль бикфордова шнура играет луч лазера, расположенного на безопасном расстоянии от места взрыва. Наводка осуществляется с помощью другого, сравнительно слабого лазера непрерывного действия (рис. 9). Если учесть, что мощность импульсных квантовых генераторов может достигать десятков гигаватт, то даже приближенная оценка дает основание думать, что «гидропатроны» будут конкурировать с обычными, динамитными. Энергетики знают, какими неприятностями грозит разгон колеса гидротурбины при сбросе части нагрузки. Лазер поможет и в этом случае. В момент, когда приборы зарегистрируют сброс нагрузки, «выстрелим» в воду мощным импульсом. Образовавшаяся ударная волна замедлит вращение турбины, а сработавшая за это время автоматика выведет ее на нужный режилл (рис. 8). Нетрудно представить себе суда с гидрореактивными лазерными двигателями. Световые импульсы попадают в камеру с водой. Образуются мощные ударные волны. Через сопла выбрасываются водяные струи, возникает реактивная сила. Дозируя энергию излучения и изменяя периодичность импульсов, можно подобрать оптимальный режим работы такого двигателя. Заполнение камеры водой регулируется системой клапанов (рис. 7). Перечень примеров практического использования лазеров можно было бы продолжить. Под калейдоскопом обычно понимают совокупность не схожих между собой явлений. Применение оптических квантовых генераторов в самых различных, часто не «стыкующихся» областях техники — это тоже своего рода калейдоскоп - - лазерный. 9» Использование гидропатронов в горных разработки 10. Прокладка тоннели метро с помощью лазерного визира ВИЗИР ПЕРФОРАТОР —' |
