由于对可再生能源的需求日益增加,拆除现有水下基础设施的现代技术需求日益增加。例如,为了使海上的风力发电厂达到更高的功率,目前低于海平面的旧钢框架必须首先被拆除,以便工程师可以重建它们以获得更高的功率。
在实验室测试中,Fraunhofer IWS团队开发出了一种用于海底切割的短波绿色激光方法,这种方法比常用的使用锯子、自动锯丝和等离子切割机等技术具有多重优势。
据研究人员介绍,这项技术之所以成为可能,是因为有超过1千瓦级的短波绿色激光器,这些激光器需要获得必要的切割功率。研究人员说,在未来,使用蓝色激光的短波长版本是可以想象的。
据研究人员介绍,这项技术之所以成为可能,是因为有超过1 kW短波绿色激光器,这些激光器需要获得必要的切割频率。研究人员说,在未来,使用蓝色激光的短波长版本是可以想象的。
研究人员说,在现有的绿色激光器在水中运行的同时,水通过压力将熔体从切口中排出。这消除了性能方面的缺点,如电力损耗和需要额外的天然气管道。虽然用激光切割技术并不是一种全新方法,但Fraunhofer团队说,这通常是在干燥的环境中使用红外线或其他长波激光辐射进行的,辅助气体与电子束同轴排出过程中的熔融金属。
图1 在海底条件下,短波绿色激光切割钢材。Fraunhofer IWS团队开发了一种基于激光的海底切割方法,他们认为这种方法比常用技术具有多重优势
然而,在海洋中,水将长波光散射到各个方向。因此,大部分的激光功率消散后,辅助气体也需要复杂的管道系统。
使用波长比大多数工业激光器短得多的激光器穿透水而不会有显著损失;因此,这些激光器也可以用于水体。这种介质在海洋中大量存在,可以取代干燥环境中所需的切割气体,从而消除了对天然气管道的需求。
此外,气体混合物,如空气,可以压缩到一定点之前,他们在实际应用中使用。另一方面,水几乎不能被压缩。因此,作为切削介质,该技术以较小的力和时间损失去除界面的熔体残渣。
Fraunhofer国际气象站激光切割团队、项目负责人Patrick Herwig说:“这种方法还可以制造带有激光附件的小型水下机器人。因为设计者可以实现这些机制,比今天的自动锯床更小,更有效率,附件可以在难以进入的水下结构领域操作。”
此外,不像锯,例如,拆卸团队将不需要持续加载新的刀片或其他用品的未来切割激光器。此外,这种系统不会产生废物或向大气中排放有害物质。在拆除老旧核电站时,Fraunhofer团队的特殊优势非常非常重要。在这种情况下,钢构件往往不得不在水下拆除,然后才能建造新的建筑。如果使用切割气体,放射性废物会随着气泡达到睡眠。
下一步,该团队想进一步发展实验室规模验证的概念到实际应用系统。Fraunhofer IWS表示,它将在本周的SCHWEISSEN&SCHNEIDEN贸易展上展示该方法,以便与业界合作伙伴一起将该方法推进到应用成熟阶段。