Торпеды. Об облике современных торпед подводных лодок Боевые части современных торпед принципы действия
Энергосиловые установки (ЭСУ) торпед предназначены для придания торпедам движения с определённой скоростью на установленную дистанцию, а также обеспечения энергией систем и агрегатов торпеды.
Принцип действия ЭСУ любого типа состоит в преобразовании того или иного вида энергии в механическую работу.
По виду используемой энергии ЭСУ подразделяются:
На парогазовые (тепловые);
Электрические;
Реактивные.
В состав каждой ЭСУ входят:
Источник энергии;
Двигатель;
Движитель;
Вспомогательное оборудование.
2.1.1. Парогазовые эсу торпед
ПГЭСУ торпед являются разновидностью тепловой машины (рис. 2.1). Источником энергии в тепловых ЭСУ является топливо, представляющее собою совокупность горючего и окислителя.
Используемые в современных торпедах виды топлива могут быть:
Многокомпонентными (горючее – окислитель – вода) (рис.2.2);
Унитарными (горючее смешано с окислителем – вода);
Твёрдые пороховые;
-
твёрдые гидрореагирующие.
Тепловая энергия топлива образуется в результате химической реакции окисления или разложения веществ, входящих в его состав.
Температура сгорания топлива составляет 3000…4000°C. При этом возникает возможность размягчения материалов, из которых изготовлены отдельные узлы ЭСУ. Поэтому вместе с топливом в камеру сгорания подают воду, что снижает температуру продуктов сгорания до 600…800°C. Кроме того, впрыскивание пресной воды увеличивает объём парогазовой смеси, что существенно повышает мощность ЭСУ.
В первых торпедах использовалось топливо, включавшее в себя керосин и сжатый воздух в качестве окислителя. Такой окислитель оказался малоэффективным из-за низкого содержания кислорода. Составная часть воздуха – азот, не растворимая в воде, выбрасывалась за борт и являлась причиной демаскирующего торпеду следа. В настоящее время в качестве окислителей используют чистый сжатый кислород или маловодную перекись водорода. При этом продуктов сгорания, не растворимых в воде, почти не образуется и след практически не заметен.
Применение жидких унитарных топлив позволило упростить топливную систему ЭСУ и улучшить условия эксплуатации торпед.
Твёрдые топлива, являющиеся унитарными, могут быть мономолекулярными или смесевыми. Чаще используются последние. Они состоят из органического горючего, твёрдого окислителя и различных добавок. Количество выделяемого при этом тепла можно регулировать количеством подаваемой воды. Применение таких видов топлива исключает необходимость нести на борту торпеды запас окислителя. Это снижает массу торпеды, что значительно повышает скорость и дальность её
Двигатель парогазовой торпеды, в котором тепловая энергия преобразуется в механическую работу вращения гребных винтов, является одним из её главных агрегатов. Он определяет основные тактико-технические данные торпеды – скорость, дальность, следность, шумность.
Торпедные двигатели имеют ряд особенностей, которые отражаются на их конструкции:
Кратковременность работы;
Минимальное время выхода на режим и строгое его постоянство;
Работа в водной среде с высоким противодавлением выхлопу;
Минимальные масса и габариты при большой мощности;
Минимальный расход топлива.
Торпедные двигатели подразделяются на поршневые и турбинные. В настоящее время наибольшее распространение получили последние (рис. 2.3).
Энергокомпоненты
подаются в парогазогенератор, где
поджигаются зажигательным патроном.
Образующаяся парогазовая смесь под
давл
ением
поступает на лопатки турбины, где,
расширяясь, совершает работу. Вращение
колеса турбины через редуктор и
дифференциал передается на внутренний
и внешний гребные валы, вращающиеся в
противоположные стороны.
В качестве движителей большинства современных торпед используются гребные винты. Передний винт – на наружном валу с правым вращением, задний – на внутреннем – с левым. Благодаря этому уравновешиваются моменты сил, отклоняющих торпеду от заданного направления движения.
Эффективность двигателей характеризуется величиной коэффициента полезного действия с учётом влияния гидродинамических свойств корпуса торпеды. Коэффициент снижается при достижении винтами частоты вращения, при которой на лопастях начинается
кавитаци
я
1
.
Одним
из путей борьбы с этим вредным явлением
стало п
рименение
насадок на винты, позволяющее получить
водомётный движитель (рис. 2.4).
К числу основных недостатков ЭСУ рассмотренного типа относятся:
Высокая шумность связанная с большим числом быстро вращающихся массивных механизмов и наличием выхлопа;
Снижение мощности двигателя и, как следствие, скорости хода торпеды с ростом глубины, обусловленное увеличением противодавления выхлопным газам;
Постепенное уменьшение массы торпеды при её движении вследствие расхода энергокомпонентов;
Агрессивность энергокомпонентов топлива.
Поиски путей, обеспечивающих исключение перечисленных недостатков, привели к созданию электрических ЭСУ.
|
| ||
Советские торпеды, как и западные, можно разделить на две категории - тяжелые и легкие, в зависимости от предназначения. Во-первых, известны два калибра - стандартный 533 мм (21 дюйм) и более поздний - 650 мм (25,6 дюйма). Полагают, что торпедное оружие калибра 533 мм развивалось на основе немецких конструктивных решений периода Второй мировой войны и включало прямоидущие и маневрирующие торпеды с парогазовой или электрической энергосиловой установкой, предназначенные для поражения надводных целей, а также торпеды с акустическим пассивным самонаведением в противолодочном и противокорабельном вариантах. Удивительно, но большая часть современных больших надводных боевых кораблей была оснащена многотрубными торпедными аппаратами для противолодочных торпед с акустическим наведением.
Также была разработана специальная 533-мм торпеда с 15-килотонным ядерным зарядом, не имевшая системы наведения на конечном участке траектории, состоявшая на вооружении многих подводных лодок и предназначенная для поражения важных надводных целей, таких, как авианосцы и супертанкеры. На борту подводных лодок поздних поколений также находились огромные 9,14-метровые (30-футовые) противокорабельные торпеды типа 65 калибр 650 мм. Полагают, что их наведение осуществлялось по кильватерному следу цели, была предусмотрена возможность выбора скорости 50 или 30 уз, а дальность хода составляла соответственно 50 и 100 км (31 или 62 мили). С такой дальностью хода торпеды типа 65 дополняли возможности внезапного применения противокорабельных крылатых ракет, стоявших на вооружении ракетных подводных лодок типа «Чарли» и впервые позволили советским АПЛ осуществлять стрельбу торпедами из районов вне зоны действия противолодочного охранения конвоя.
Противолодочные силы, включая авиацию, надводные корабли и подводные лодки, долгие годы использовали легкую электрическую торпеду калибра 400 мм (15,75 дюйма) с меньшей дальностью хода. Она позднее была дополнена, а затем и вытеснена применявшейся противолодочными самолетами и вертолетами торпедой большего калибра 450 мм (17,7 дюйма), которая, как полагали, имела больший заряд, увеличенную дальность хода и усовершенствованный блок наведения, что в совокупности делало ее более смертоносным средством поражения.
Оба применявшихся с воздушных носителей типа торпед оснащались парашютами для уменьшения скорости вхождения в воду. Согласно ряду сообщений, также была разработана короткая 400-мм торпеда для кормовых торпедных аппаратов первого поколения атомных подводных лодок типов «Хотел», «Эхо» и «Новембер». На последующих поколениях атомных подводных лодок, видимо, ряд стандартных торпедных аппаратов калибра 533 мм был оснащен внутренними втулками для их применения.
Типичным взрывным механизмом, применявшимся на советских торпедах, был магнитный дистанционный взрыватель, обеспечивавший детонацию заряда под корпусом цели с тем, чтобы разрушить киль, дополненный вторым контактным взрывателем, приводившимся в действие при прямом попадании.
Небезынтересная статья Максима Климова "Об облике современных торпед подводных лодок" была опубликована в журнале "Арсенал Отечества" № 1 (15) за 2015 год. С разрешения автора и редакции журнала ее текст предлагается читателям блога.
Китайская 533-мм торпеда Yu-6 (211ТТ1 разработки российского ЦНИИ «Гидроприбор»), оснащенная российской шланговой лодочной катушкой телеуправления (с) Максим Климов
Реальные ТТХ зарубежных торпед (преднамеренно занижаемых некоторыми отечественными «специалистами») и их «комплексная характеристика»
Массо-габаритные и транспортные характеристики современных зарубежных торпед калибра 53 см в сравнении с нашими экспортными торпедами УГСТ и ТЭ2:
При сравнении отечественных и зарубежных торпед очевидно, что если для УГСТ имеется некоторое отставание от западных образцов по ТТХ, то для это ТЭ2 отставание по ТТХ очень велико.
Учитывая закрытость информации по современных системам самонаведения (ССН), управления (СУ) и телеуправления (СТУ) целесообразно для их оценки и сравнения обозначить основные поколения развития послевоенного торпедного оружия:
1 — прямоидущие торпеды.
2 — торпеды с пассивными ССН (50-е годы).
3 — внедрение активных высокочастотных ССН (60-е годы).
4 — низкочастотные активно-пассивные ССН с допплеровской фильтрацией.
5 — внедрение вторичной цифровой обработки (классификаторов) с массовым переходом (тяжелых торпед) на шланговое телеуправление.
6 — цифровые ССН с увеличенным частотным диапазоном.
7 — сверхширокополосные ССН с оптоволоконным шланговым телеуправлением.
Торпеды, стоящие на вооружении ВМС стран Латинской Америки
В связи с закрытостью ТТХ новых западных торпед представляет интерес их оценка.
Торпеда Mk48
Известны транспортные характеристики первой модификации Mk48 — mod.1 (см. табл. 1).
Начиная с модификации mod.4, была увеличена длина топливного резервуара (430 кг топлива ОТТО II вместо 312), что уже дает увеличение дальности хода на скорости 55 уз свыше 25 км.
Кроме того, первая конструкция водомета была разработана американскими специалистами еще в конце 60х годов (Mk48 mod.1), КПД водомета разрабатывавшейся чуть позднее нашей торпеды УМГТ-1 составлял 0,68. В конце 80х годов после длительной отработки водомета новой торпеды «Физик-1» его КПД был увеличен до 0,8. Очевидно, что американские специалисты проводили аналогичные работы, с повышением КПД водомета торпеды Mk48.
С учетом этого фактора и увеличения длины топливного резервуара, заявления разработчиков о достижении дальности 35 км на скорости 55 уз для модификаций торпеды с mod.4 представляются обоснованными (и многократно подтвержденными по линии экспортных поставок).
Заявления некоторых наших специалистов о «соответствии» транспортных характеристик новейших модификаций Mk48 ранним (mod.1) направлены на маскировку отставания по транспортным характеристикам торпеды УГСТ (что обусловлено нашими жесткими и необоснованными требованиями по безопасности, заставивших ввести камортный топливный резервуар ограниченного объема).
Отдельный вопрос — максимальная скорость последних модификаций Mk48.
Логично предположить увеличение достигнутой с начала 70-х годов скорости 55 уз до «не менее 60», хотя бы за счет увеличения КПД водомета новых модификаций торпеды.
При анализе транспортных характеристик электрических торпед необходимо согласиться с выводом известного специалиста ЦНИИ «Гидроприбор» А.С. Котова «электрические торпеды превзошли по транспортным характеристикам тепловые» (для электрических с батареями AlAgO и тепловых на топливе ОТТО II). Выполненная им расчётная провека данных по торпеде DM2A4 с AlAgO батареей (50 км на 50 уз) оказалась близкой к заявленной разработчиком (52 уз на 48 км).
Отдельный вопрос — тип используемых в DM2A4 батарей. «Официально» в DM2A4 установлены батареи AgZn, в связи с чем некоторые наши специалисты принимают расчетные характеристики этих батарей как аналогов отечественных. Однако представителями фирмы-разработчика заявлялось, что производство батарей для торпеды DM2A4 в Германии невозможно по экологическим соображениям (завод в Греции), что явно говорит о существенно иной конструкции (и характеристиках) батарей DM2A4 в сравнении с отечественными батареями AgZn (не имеющими особых производственных ограничений по экологии).
Несмотря на то что батареи AlAgO имеют рекордные показатели по энергетике, сегодня в зарубежном торпедизме появилась устойчивая тенденция применения значительно менее энергоемких, но обеспечивающих возможность массовых торпедных стрельб универсальных литий-полимерных батарей (торпеды Black Shark (калибра 53 см) и Black Arrow (32 см) фирмы WASS), — даже ценой существенного снижения ТТХ (снижение дальности на максимальной скорости примерно вдвое от DM2A4 для Black Shark).
Массовые торпедные стрельбы — это аксиома современного западного торпедизма.
Причина этого требования — сложные и изменчивые условия среды, в которой применяются торпеды. «Унитарный прорыв» ВМС США, — принятие на вооружение в конце 60-х — начале 70-х годов торпед Mk46 и Mk48 с резко улучшенными ТТХ, был связан именно с необходимостью много стрелять для отработки и освоения новых сложных систем самонаведения, управления и телеуправления. По своим характеристикам унитарное топливо ОТТО-2 было откровенно средним и уступало по энергетике уже успешно освоенной в ВМС США паре перекись-керосин бо- лее чем на 30%. Но это топливо позволило значительно упростить устройство торпед, а главное — резко, более чем на порядок снизить стоимость выстрела.
Это обеспечило массовость стрельб, успешную доводку и освоение в ВМС США новых торпед с высокими ТТХ.
Приняв на вооружение в 2006-м торпеду Mk48 mod.7 (примерно в одно время с государственными испытаниями «Физик-1»), ВМС США за 2011-2012 годы успели произвести более 300 выстрелов торпедами Mk48 mod.7 Spiral 4 (4-я модификация программного обеспечения 7-й модели торпеды). Это не считая многих сотен выстрелов (за это же время) предшествующих «модов» Mk48 из модификаций последней мо- дели (mod.7 Spiral 1-3).
ВМС Великобритании в период испытаний торпеды StingRay mod.1 (серия с 2005 г.) провели 3 серии стрельб:
Первая — май 2002 г. на полигоне AUTEC (Багамские острова) 10 торпед по ПЛА типа «Трафальгар» (с уклонением и применением СГПД), было получено 8 наведений.
Вторая — сентябрь 2002 г. по ПЛ на средних и малых глубинах и лежащей на грунте (последнее — неудачно).
Третья — ноябрь 2003 г., после доработки программного обеспечения на полигоне BUTEC (Шетландские о-ва) по ПЛА типа «Свифтшур», получено 5 из 6 наведений.
Всего за период испытаний было проведено 150 стрельб торпедой StingRay mod.1.
Однако здесь необходимо учитывать то, что при разработке предшествовавшей торпеды StingRay (mod.0) было проведено около 500 испытаний. Уменьшить это количество стрельб для mod.1 позволила система сбора и регистрации данных всех стрельб, и реализации на ее базе «сухого полигона» для предварительной отработки новых решений ССН на базе этой статистики.
Отдельный и очень важный вопрос — испытания торпедного оружия в Арктике.
ВМС США и Великобритании проводят их на регулярной основе в ходе периодических учений ICEX с выполнением массовых стрельб торпедами.
Например, в ходе ICEX-2003, ПЛА Коннектикут» в течение 2-х недель выпустила, а персонал станции ICEX-2003 извлек из-подо льда 18 торпед АДСАР.
В ряде испытаний ПЛА «Коннектикут» атаковала торпедами имитатор цели, предоставленный Центром подводной войны ВМС США (NUWC), но в большинстве случаев, ПЛА, пользуясь способностью дистанционного управления оружием, (телеуправлением) использовал себя в качестве цели для собственных торпед.
Страница учебника «Торпедиста 2 класса ВМС США»
с описанием оборудования и технологии переприготовления торпеды Mk 48
В ВМС США огромный (в сравнении с нами) объем торпедных стрельб обеспечивается не за счет финансовых затрат (как заявляется некоторыми «специалистами»), а именно благодаря малой стоимости выстрела.
Из-за высокой стоимости эксплуатации торпеда Mk50 из боекомплекта ВМС США была выведена. Цифры стоимости выстрела торпедой Mk48 в открытых зарубежных СМИ отсутствуют, но очевидно что они гораздо ближе к $12 тыс. — Mk46, чем к $53 тыс. — Mk50, по данным 1995 г.
Принципиальным вопросом для нас сегодня являются сроки разработки торпедного оружия. Как показывает анализ западных данных, он не может быть менее 6 лет (реально — больше):
Великобритания:
. модернизация торпеды Sting Ray (mod.1), 2005 г. разработка и испытания заняли 7 лет;
. модернизация торпеды Spearfish (mod.1) осуществляется с 2010 г. на вооружение планируется в 2017 г.
Сроки и этапы разработки торпед в ВМС США приведены на схеме.
Таким образом, заявления некоторых наших специалистов о «возможности разработки» новой торпеды за «3 года» не имеют под собой никаких серьезных оснований и являются сознательным обманом командования ВМФ и ВС РФ и руководства страны.
Исключительно важным в западном торпедостроении является вопрос малошумности торпед и выстрела.
Сравнение внешних шумов (со стороны кормы) торпеды Мк48 mod.1 (1971 г.) с уровнем шума атомных подводных лодок (вероятно типов «Пермит», «Стерджен» конца 60х годов) на частоте 1,7 кГц:
При этом необходимо учитывать, что шумность новых модификаций торпеды Mk48 на малошумном режиме движения должна быть значительно меньше NT-37C и быть гораздо ближе к DM2A3.
Главным же выводом из этого является возможность выполнения скрытных торпедных атак современными зарубежными торпедами с больших дальностей (свыше 20-30 км).
Стрельба на большие дальности невозможна без эффективного телеуправления (ТУ).
В зарубежном торпедостроении задача создания эффективного и надежного телеуправления была решена в конце 60-х годов с созданием шланговой лодочной катушки ТУ, обеспечившей высокую надежность, значительное снижение ограничений по маневрированию ПЛ с ТУ, многоторпедные залпы с ТУ.
Шланговая катушка телеуправления германской 533-мм торпеды DM2A1 (1971 г.)
Современные западные шланговые системы телеуправления имеют высокую надежность и практически не налагают ограничений на маневрирование ПЛ. Для исключения попадания провода телеуправления в винты на многих зарубежных ДЭПЛ на кормовых рулях натянуты защитные троса. С высокой вероятность можно предположить возможность телеуправления вплоть до полных ходов ДЭПЛ.
Защитные троса на кормовых рулях итальянской неатомной подводной лодки Salvatore Todaro германского проекта 212А
Шланговая катушка телеуправления не только не является «секретом» для нас, но в начале 2000-х ЦНИИ «Гидпроприбор» разработал и сдал ВМС Китая для изделия 211ТТ1 шланговую ЛКТУ.
Еще полвека назад на западе было осознанно что оптимизация параметров составных частей торпедного комплекса должны осуществляться не по отдельности (составных частей), а с учетом обеспечения максимальной эффективности именно как комплекса.
Для этого на западе (в отличие от ВМФ СССР):
. начались работы по резкому снижению шумности торпед (в т.ч. на низких частотах — рабочих для ГАС ПЛ);
. применены высокоточные приборы управления, обеспечившие резкое повышение точности движения торпед;
. требования к ТТХ ГАК ПЛ были уточнены с для эффективного применения телеуправляемых торпед на большие дистанции;
. автоматизированная система боевого управления (АСБУ) была глубоко интегрирована с ГАК или стала его частью (для обеспечения обработки не только «геометрической» информации стрельбовых задач, но и помехо-сигнальной)
Не смотря на то что все это внедрялось в ВМС зарубежных стран с начала 70-х годов прошлого века, нами это не осознано до сих пор!
Если на западе торпеда — это высокоточный комплекс для скрытного поражения целей с большой дистанции, то у нас до сих пор «торпеды — оружие ближнего боя».
Эффективные дистанции стрельбы западными торпедами составляют примерно 2/3 длины провода телеуправления. С учетом 50-60 км на торпедных катушках, обычных для современных западных торпед, эффективные дистанции получаются до 30-40 км.
При этом эффективность отечественных торпед даже с телеуправлением на дистанциях более 10 км резко снижается из-за низких ТТХ телеуправления и малой точности устаревших приборов управления.
Некоторые специалисты утверждают, что дистанции обнаружения ПЛ якобы малы и поэтому «большие эффективные дистанции не нужны». С этим нельзя согласиться. Даже при столкновении на «кинжальной дистанции», в процессе маневрирования в ходе боя весьма вероятно увеличение дистанции между ПЛ (а ПЛА ВМС США специально отрабатывали «разрыв дистанции» с уходом за эффективные залповые дистанции наших торпед).
Разница в эффективности зарубежного и отечественного подхода — «снайперская винтовка» против «пистолета», а с учетом того что дистанцию и условия боя определяем не мы — результат этого «сравнения» в бою очевиден — в большинстве случаев нас ждет расстрел (в т.ч. при наличии в боекомплекте наших ПЛ «перспективных» (но с устаревшей идеологией) торпед).
Кроме того, необходимо также развеять заблуждение некоторых специалистов о том что «торпеды не нужны против надводных целей, т.к. есть ракеты». С момента выхода из воды первой ракеты (ПКР) ПЛ не просто теряет скрытность, а становится объектом атаки авиационных противолодочных средств противника. С учетом их высокой эффективности, залп ПКР ставит ПЛ на грань уничтожения. В этих условиях возможность выполнения скрытной торпедной атаки надводных кораблей с больших дистанций становится одним из требований к современным и перспективным ПЛ.
Очевидно, что необходимы серьезные работы по устранению имеющихся проблем отечественных торпед, в первую очередь НИР по тематике:
. современных помехоустойчивых сверхширокополосных ССН (при этом крайне важна совместная отработка ССН и новых средств противодействия);
. высокоточных приборов управления;
. новых батарей торпед — как мощных одноразовых, так и многоразовых литий-полимерных (для обеспечения большой статистики стрельб);
. оптоволоконного высокоскоростного телеуправления, обеспечивающего многоторпедные залпы на дистанции в несколько десятков км;
. скрытности торпед;
. интеграции «борта» торпед и ГАК ПЛ для комплексной обработки помехо-сигнальной информации;
. разработки и проверки стрельбами новых способов применения телеуправляемых торпед;
. проведение испытаний торпед в условиях Арктики.
Все это безусловно требует большой статистки стрельбы (сотни и тысячи выстрелов), и на фоне нашей традиционной «экономии» это кажется на первый взгляд нереальным.
Однако требование наличия в составе ВМФ РФ подводных сил означает и требование современного и эффективного их торпедного оружия, а значит всю эту большую работу необходимо делать.
Необходимо устранение имеющегося отставания от развитых стран в торпедном оружии, с переходом на общепринятую в мире идеологию торпедного оружия ПЛ как высокоточного комплекса, обеспечивающего поражение скрытное целей с больших дистанций.
Максим Климов
АРСЕНАЛ ОТЕЧЕСТВА | №1 (15) / 2015
В общем смысле, под торпедой мы понимаем металлический сигарообразный или бочкообразный боевой снаряд, движущийся самостоятельно. Такое название снаряд получил в честь электрического ската порядка двухсот лет назад. Особое место занимает именно морская торпеда. Она первая была придумана и первая была использована в военной промышленности.
В общем смысле торпеда – это обтекаемый бочкообразный корпус, внутри которого находится двигатель, ядерный или неядерный боевой заряд и топливо. Снаружи корпуса установлено оперение и гребные винты. А команда торпеде дается через прибор управления.
Надобность в таком вооружении появилась после создания подводных лодок. В это время использовались буксируемые или шестовые мины, которые в подводной лодке не несли требуемого боевого потенциала. Поэтому перед изобретателями встал вопрос о создании боевого снаряда, плавно обтекаемого водой, способного самостоятельно передвигаться в водной среде, и который будет способен топить вражеские подводные и надводные суда.
Когда появились первые торпеды
Торпеда или как её называли в то время – самодвижущаяся мина, была придумала сразу двумя учеными, находящимся в разных частях мира, не имеющим друг к другу никакого отношения. Произошло это практически в одно и то же время.
В 1865 году, российский ученый И.Ф. Александровский, предложил свою модель самодвижущейся мины. Но воплотить в жизнь данную модель стало возможным лишь в 1874 году.
В 1868 году Уайтхед представил миру свою схему постройки торпеды. В тот же год патент на использование этой схемы приобретает Австро-Венгрия и становится первой страной, обладающей данной боевой техникой.
В 1873 году Уайтхед предложил приобрести схему российскому флоту. После испытаний торпеды Александровского, 1874 году было принято решение, приобрести боевые снаряды именно Уайтхеда, ведь модернизированная разработка нашего соотечественника значительно уступала по техническим и боевым характеристикам. Такая торпеда значительно увеличивала свое свойство плыть строго в одном направлении, не меняя курса, благодаря маятникам, а скорость торпеды увеличилась практически в 2 раза.
Таким образом, Россия стала лишь шестым по счету обладателем торпеды, после , Франции, Германии и Италии. Ограничением для покупки торпеды Уайтхед выдвинул лишь одно – хранить схему постройки снаряда втайне от государств не пожелавших купить ее.
Уже в 1877 году торпеды Уайтхеда были впервые использованы в бою.
Устройство торпедного аппарата
Как можно понять из названия, торпедный аппарат – это механизм, предназначенный для выстрела торпедами, а также для их перевозки и хранения в походном режиме. Этот механизм имеет форму трубы, идентичной размеру и калибру самой торпеды. Существует два способа стрельбы: пневматический (с использованием сжатого воздуха) и гидропневматический (с использованием воды, которая вытесняется сжатым воздухом из предназначенного для этого резервуара). Установленный на подводной лодке, торпедный аппарат представляет собой неподвижную систему, в то время как на надводных судах, аппарат возможно поворачивать.
Принцип работы пневматического торпедного аппарата такой: при команде “пуск”, первый привод открывает крышку аппарата, а второй привод открывает клапан резервуара со сжатым воздухом. Сжатый воздух выталкивает торпеду вперед, и в это же время срабатывает микровыключатель, который включает мотор самой торпеды.
Для пневматического торпедного аппарата ученые создали механизм, способный замаскировать место выстрела торпеды под водой – беспузырной механизм. Принцип его действия заключался в следующем: во время выстрела, когда торпеда прошла две трети своего пути по торпедному аппарату и приобретала необходимую скорость, открывался клапан, через который сжатый воздух уходил в прочный корпус подводной лодки, а вместо этого воздуха, за счет разности внутреннего и внешнего давления, аппарат заполнялся водой, до того момента, пока давление не уравновесится. Таким образом, воздуха в камере практически не оставалось, и выстрел проходил незамеченным.
Необходимость в гидропневматическом торпедном аппарате возникла, когда подводные лодки стали погружаться на глубину более 60 метров. Для выстрела было необходимо большое количество сжатого воздуха, а он на такой глубине был слишком тяжелый. В гидропневматическом аппарате выстрел совершается за счет водного насоса, импульс от которого и толкает торпеду.
Виды торпед
- В зависимости от типа двигателя: на сжатом воздухе, парогазовые, пороховые, электрические, реактивные;
- В зависимости от способности наведения: неуправляемые, прямоидущие; способные маневрировать по заданному курсу, самонаводящиеся пассивные и активные, телеуправляемые.
- В зависимости от назначения: противокорабельные, универсальные, противолодочные.
Одна торпеда включает в себя по одному пункту из каждого подразделения. Например, первые торпеды представляли собой неуправляемый противокорабельный боевой заряд с двигателем, работающим на сжатом воздухе. Рассмотрим несколько торпед из разных стран, разного времени, с разными механизмами действия.
В начале 90-ых годов, обзавелся первой лодкой, способной передвигаться под водой – “Дельфин”. Торпедный аппарат, установленный на этой подводной лодке, был самым простым – пневматическим. Т.е. тип двигателя, в этом случае, на сжатом воздухе, а сама торпеда, по способности наведения, была неуправляемая. Калибр торпед на этой лодке в 1907 году варьировался от 360 мм до 450 мм, с длинной 5,2 м и весом 641 кг.
В 1935-1936 годах российскими учеными был разработан торпедный аппарат с пороховым типом двигателя. Такие торпедные аппараты были установлены на эсминцах типа 7 и легких крейсерах типа “Светлана”. Боеголовки такого аппарата были 533 калибра, весом 11,6 кг, а вес порохового заряда составлял 900 г.
В 1940 году после десятилетия упорной работы был создан опытный аппарат с электрическим типом двигателя – ЭТ-80 или “Изделие 115”. Торпеда, выстрелянная из такого аппарата, развивала скорость до 29 узлов, с дальностью действия до 4 км. Кроме всего прочего, такой тип двигателя был гораздо тише его предшественников. Но после нескольких происшествий связанных с взрывом аккумуляторов, данным типом двигателя экипаж пользовался без особого желания и не пользовался спросом.
Суперкавитационная торпеда
В 1977 году был представлен проект с реактивным типом двигателя – суперкавитационная торпеда ВА 111 “Шквал”. Торпеда предназначалась как для уничтожения подводных лодок, так и для надводных судов. Конструктором ракеты “Шквал”, под руководством которого проект был разработан и воплощен в жизнь, по праву считается Г.В. Логвинович. Данная ракета-торпеда развивала просто поразительную скорость, даже для настоящего времени, а внутри ее, в первое время, была установлена ядерный боевой заряд мощностью 150 кт.
Устройство торпеды шквал
Технические характеристики торпеды ВА 111 “Шквал”:
- Калибр 533,4 мм;
- Длина торпеды составляет 8,2 метра;
- Скорость движения снаряда достигает 340 км/ч (190 узлов);
- Вес торпеды – 2700 кг;
- Дальность действия до 10 км.
- Ракета-торпеда “Шквал” имела и ряд недостатков: она вырабатывала очень сильный шум и вибрацию, что негативно отражалось на ее способности к маскировке, глубина хода составляла лишь 30 м, поэтому торпеда в воде оставляла за собой четкий след, и ее легко было обнаружить, а на самой головке торпеды невозможно было установить механизм самонаведения.
Практически 30 лет не существовало торпеды способной противостоять в совокупности характеристикам “Шквала”. Но в 2005 году Германия предложила свою разработку – суперкавитационную торпеду под названием “Барракуда”.
Принцип ее действия был таким же, как у советского “Шквала”. А именно: кавитационный пузырь и движение в нем. Барракуда может достигать скорость до 400 км/ч и, согласно германским источникам, торпеда способна к самонаведению. К недостаткам так же можно отнести сильный шум и небольшую максимальную глубину.
Носители торпедного оружия
Как уже говорилось выше, первым носителем торпедного оружия является подводная лодка, но кроме нее, конечно, торпедные аппараты устанавливаются и на другой технике, такой как, самолеты, вертолеты и катера.
Торпедные катера представляют собой легкие маловесные катера, оснащенные торпедными установками. Впервые использовались в военном деле в 1878-1905 годах. Имели водоизмещение около 50 тонн, с вооружением в 1-2 торпеды 180 мм калибра. После этого развитие пошло в двух направлениях – увеличение водоизмещения и способности держать на борту большего количества установок, и увеличение маневренности и скорости небольшого судна с дополнительными боеприпасами в виде автоматического оружия до 40 мм калибра.
Легкие торпедные катера времен Второй мировой войны имели практически одинаковые характеристики. В пример поставим советский катер проекта Г-5. Это небольшой быстроходный катер с весом не более 17 тонн, имел на своем борту две торпеды 533 мм калибра и два пулемета 7,62 и 12,7 мм калибра. Длина его составляла 20 метров, а скорость достигала 50 узлов.
Тяжелые представляли собой большие военные корабли с водоизмещением до 200 тонн, которые мы привыкли называть эсминцами или минными крейсерами.
В 1940 году был представлен первый образец ракеты-торпеды. Самонаводящаяся ракетная установка имела 21 мм калибр и сбрасывалась с противолодочных самолетов на парашюте. Поражала эта ракета только надводные цели и поэтому оставалась на вооружение лишь до 1956 года.
В 1953 году в российский флот принял в свое вооружение ракету-торпеду РАТ-52. Ее создателем и конструктором считается Г.Я.Дилон. Эту ракету несли на своем борту самолеты типа Ил-28Т и Ту-14Т.
На ракете отсутствовал механизм самонаведения, но скорость поражения цели была довольно высока – 160-180 м/с. Ее скорость достигала 65 узлов, с дальностью хода 520 метров. Пользовался российский военно-морской флот данной установкой на протяжении 30-ти лет.
Вскоре после создания первого носителя самолета, ученые стали разрабатывать модель вертолета, способного вооружаться и атаковать торпедами. И в 1970 году на вооружение СССР был взят вертолет типа Ка-25ПЛС. Этот вертолет был оснащен устройством, способным спускать торпеду без парашюта под углом 55-65 градусов. Вертолет был вооружен авиационной торпедой АТ-1. Торпеда была 450 мм калибра, с дальностью управления до 5 км и глубиной ухода в воду до 200 метров. Тип двигателя представлял собой электрический одноразовый механизм. Во время выстрела электролит заливался сразу во все аккумуляторы из одной емкости. Срок хранения такой торпеды составлял не более 8 лет.
Современные виды торпед
Торпеды современного мира представляют собой серьезное вооружение подводных лодок, надводных судов и морской авиации. Это мощный и управляющийся снаряд, который содержит ядерную боевую часть и порядка полу тонны взрывчатого вещества.
Если рассматривать советские военно-морскую оружейную промышленность, то на данный момент, в плане торпедных установок, мы отстаем от мировых стандартов примерно на 20-30 лет. Со времен “Шквала”, созданного в 1970-ых годах, Россия не сделала никаких крупных сдвигов вперед.
Одной из самых современных торпед России является боеголовка, оснащенная электрическим двигателем – ТЭ-2. Ее масса порядка 2500 кг, калибр – 533 мм, масса боевого заряда – 250 кг, длина – 8,3 метра, а скорость достигает 45 узлов при дальности действия порядка 25 км. Помимо этого, ТЭ-2 оснащена системой самостоятельного наведения, а срок ее хранения составляет 10 лет.
В 2015 году российский флот получил в свое распоряжение торпеду под названием “Физик”. Данная боеголовка оснащена тепловым двигателем, работающем на однокомпонентном топливе. К одной из ее разновидностей относится торпеда под названием “Кит”. Эту установку российский флот принял на вооружение в 90-ых годах. Торпеду прозвали “убийцей авианосцев”, потому что ее боевая часть имела просто поразительную мощность. При калибре 650 мм, масса боевого заряда была порядка 765 кг тротила. А дальность действия достигала 50-70 км при 35 узлах скорости. Сам же “Физик” обладает несколько меньшими боевыми характеристиками и его снимут с производства, когда миру продемонстрируют его модифицированную версию – “Футляр”.
По некоторым данным торпеда “Футляр” должна поступить на вооружение уже в 2018 году. Все ее боевые характеристики не раскрываются, но известно, что дальность ее действия составит примерно 60 км при скорости в 65 узлов. Боеголовка будет оснащена тепловым пропульсивным двигателем – системой ТПС-53.
В это же время, самая современная американская торпеда Mark-48 развивает скорость до 54 узлов при дальности действия 50 км. Данная торпеда оснащена системой многократной атаки, если она потеряла цель. Mark-48 подвергался модификации с 1972 уже семь раз, и на сегодняшний момент, он превосходит торпеду “Физик”, но проигрывает торпеде “Футляр”.
Немного уступают по своим характеристика торпеды Германии – DM2A4ER, и Италии – Black Shark. При длине порядка 6 метров, они развивают скорость до 55 узлов при дальности действия до 65 км. Масса их составляет 1363 кг, а масса боевого заряда – 250-300 кг.
Торпеда (от лат. torpedo narke - электрический скат , сокращённо лат. torpedo ) - самодвижущееся устройство, содержащее взрывчатый заряд и служащее для уничтожения надводных и подводных целей. Появление торпедного оружия в XIX веке коренным образом изменила тактику ведения боевых действий на море и послужило толчком для разработки новых типов кораблей , несущих торпеды в качестве главного вооружения .
Торпеды различных типов. Военный музей на батарее Безымянной, Владивосток.
История создания
Иллюстрация из книги Джованни де ла Фонтана
Как и множество других изобретений, изобретение торпеды имеет сразу несколько отправных точек. Впервые идея использовать специальные снаряды для уничтожения вражеских кораблей описана в книге итальянского инженера Джованни де ла Фонтана (итал.
Giovanni de la Fontana
) Bellicorum instrumentorum liber, cum figuris et fictitys litoris conscriptus
(рус.
«Иллюстрированная и зашифрованная книга инструментов войны» или иначе «Книга о военных принадлежностях»
). В книге приведены изображения различных устройств военного назначения, передвигающихся по земле, воде и воздуху и приводимых в движение за счет реактивной энергии пороховых газов.
Следующим событием, предопределившем появление торпеды, стало доказательство Дэвидом Бушнеллом (англ.
David Bushnell
) возможности горения пороха под водой. Позже Бушнелл попытался создать первую морскую мину, оснащенную изобретенным им же часовым взрывным механизмом, но попытка ее боевого применения (как и изобретенной Бушнеллом подводной лодки "Черепаха") оказалась безуспешной.
Очередной шаг по пути к созданию торпед был сделан Робертом Фултоном(англ.
Robert Fulton
), создателем одного из первых пароходов. В 1797 году он предложил англичанам использовать дрейфующие мины, оснащенные часовым взрывным механизмом и впервые использовал слово торпе́до
для описания устройства, которое должно было взрываться под днищем и таким образом уничтожать вражеские корабли. Это слово было использовано из за способности электрических скатов(лат.
torpedo narke
) оставаться незамеченными, а затем стремительным броском парализовать свою жертву.
Шестовая мина
Изобретение Фултона не являлось торпедой в современной понимании этого слова, а являлось заградительной миной . Такие мины широко использовались российским флотом во время Крымской войны на Азовском, Черном и Балтийском морях. Но такие мины были оборонительным оружием. Появившиеся чуть позже шестовые мины стали оружием наступательным. Шестовая мина представляла из себя взрывчатку, закрепленную на конце длинного шеста, и скрытно доставлявшаяся с помощью лодки к вражескому кораблю.
Новым этапом стало появление буксируемых мин. Такие мины существовали как в оборонительном, так и в наступательном вариантах. Оборонительная мина Гарвея (англ.
Harvey
) буксировалась с помощью длинного троса на расстоянии примерно 100-150 метров от корабля вне кильватерной струи и имела дистанционный взрыватель, который приводился в действие при попытке противника протаранить защищаемый корабль. Наступательный вариант, мина-крылатка Макарова также буксировалась на тросе, но при приближении вражеского корабля буксир шел курсом прямо на противника, в последний момент резко уходил в сторону и отпускал трос, мина же продолжала двигаться по инерции и взрывалась при столкновении с кораблем противника.
Последним шагом на пути к изобретению самодвижущейся торпеды стали наброски неизвестного австро-венгерского офицера, на которых был изображен некий снаряд, буксируемый с берега и начиненный зарядом пироксилина. Наброски попали к капитану Джованни Бьяджо Луппису (рус. Giovanni Biagio Luppis ), который загорелся идеей создать самодвижущийся аналог мины для береговой обороны (англ. coastsaver ), управляемой с берега с помощью тросов. Луппис построил макет такой мины, приводимой в движение пружиной от часового механизма, но наладить управление этим снарядом ему не удалось. В отчаянии Луппис обратился за помощью к англичанину Роберту Уайтхеду (англ. Robert Whitehead ), инженеру судостроительной компании Stabilimeno Technico Fiumano в Фиуме (в настоящее время Риека, Хорватия).
Торпеда Уайтхеда
Уайтхеду удалось решить две проблемы, стоявшие на пути его предшественников. Первая проблема заключалась в простом и надежном двигателе, который сделал бы торпеду автономной. Уайтхед решил установить на свое изобретение пневматический двигатель, работающий на сжатом воздухе и приводящий во вращение винт, установленный в кормовой части. Второй проблемой была заметность торпеды, движущейся по воде. Уайтхед решил сделать торпеду таким образом, чтобы она двигалась на небольшой глубине, но на протяжении длительного времени ему не удавалось добиться стабильности глубины погружения. Торпеды либо всплывали, либо уходили на большую глубину, либо вообще двигались волнами. Решить эту проблему Уайтхеду удалось с помощью простого и эффективного механизма - гидростатического маятника, который управлял рулями глубины. реагируя на дифферент торпеды, механизм отклонял рули глубины в нужную сторону, но при этом не позволял торпеде совершать волнообразные движения. Точность выдерживания глубины была вполне достаточной и составляла ±0,6 м.
Торпеды по странам
Устройство торпед
Торпеда состоит из корпуса обтекаемой формы, в носовой части которого находится боевая часть с взрывателем и зарядом взрывчатого вещества. Для приведения в движение самоходных торпед на них устанавливаются двигатели различных типов: на сжатом воздухе, электрические, реактивные, механические. Для работы двигателя на борту торпеды размещается запас топлива: баллоны со сжатым воздухом, аккумуляторы , баки с топливом. Торпеды, оборудованные устройством автоматического или дистанционного наведения оснащаются приборами управления, сервоприводами и рулевыми механизмами.Классификация
Типы торпед Кригсмарине
Классификация торпед проводится по нескольким признакам:
- по назначению: противокорабельные; противолодочные; универсальные, используемые против подводных лодок и надводных кораблей.
- по типу носителя: корабельные ; лодочные ; авиационные ; универсальные; специальные (боевые части противолодочных ракет и самодвижущихся мин).
- по типу заряда: учебные, без взрывчатого вещества; с зарядом обычного взрывчатого вещества; с ядерным боеприпасом;
- по типу взрывателя: контактные; неконтактные; дистанционные; комбинированные.
- по калибру: малого калибра, до 400 мм; среднего калибра, от 400 до 533 мм включительно; большого калибра, свыше 533 мм.
- по типу движителя: винтовые ; реактивные; с внешним движителем.
- по типу двигателя: газовые; парогазовые; электрические; реактивные.
- по типу управления: неуправляемые; автономно управляемые прямоидущие; автономно управляемые маневрирующие; с дистанционным управлением; с ручным непосредственным управлением; с комбинированным управлением.
- по типу самонаведения: с активным самонаведением; с пассивным самонаведением; с комбинированным самонаведением.
- по принципу самонаведения: с магнитным наведением; с электромагнитным наведением; с акустическим наведением; с тепловым наведением; с гидродинамическим наведением; с гидрооптическим наведением; комбинированные.
Устройства пуска
Торпедные двигатели
Газовые и парогазовые торпеды
Двигатель Brotherhood
Первые массовые самоходные торпеды Роберта Уайтхеда использовали поршневой двигатель, работавший на сжатом воздухе. Сжатый до 25 атмосфер воздух из баллона через редуктор, понижающий давление, поступал в простейший поршневой двигатель, который, в свою очередь, приводил во вращение гребной винт торпеды. Двигатель Уайтхеда при 100 об/мин обеспечивал скорость торпеды 6,5 узла при дальности 180 м. Для увеличения скорости и дальности хода требовалось увеличивать давление и объема сжатого воздуха соответственно.C развитием технологии и ростом давления возникла проблема обмерзания клапанов, регуляторов и двигателя торпед. При расширении газов происходит резкое понижение температуры, которое тем сильнее, чем выше разница давлений. Избежать обмерзания удалось в торпедных двигателях с сухим обогревом, которые появились в 1904 году. В трехцилиндровых двигателях Brotherhood, которыми оснащались первые торпеды Уайтхеда с подогревом, для снижения давления воздуха использовался керосин или спирт. Жидкое топливо впрыскивалось в воздух, поступавший из баллона и поджигалось. За счет сгорания топлива давление повышалось, а температура снижалась. Помимо двигателей с сжиганием топлива, позже появились двигатели, в которых в воздух впрыскивалась вода, благодаря чему менялись физические свойства газовоздушной смеси.
Противолодочная торпеда MU90 с водометным двигателем
Дальнейшее совершенствование было связано с появлением паровоздушных торпед (торпед с влажным обогревом), у которых вода впрыскивалась в камеры сгорания топлива. Благодаря этому можно было обеспечить сжигание большего количества топлива, а также использовать пар, образующийся при испарении воды для подачи в двигатель и увеличения энергетического потенциала торпеды. Такая система охлаждения впервые была использована на торпедах British Royal Gun в 1908 году.
Количество топлива, которое может быть сожжено, ограничено количеством кислорода, которого в воздухе содержится около 21%. Для увеличения количества сжигаемого топлива были разработаны торпеды, у которых вместо воздуха в баллоны закачивался кислород. В Японии в годы Второй мировой войны стояла на вооружении кислородная торпеда 61 см Type 93 , самая мощная, дальнобойная и скоростная торпеда своего времени. Недостатком кислородным торпед была их взрывоопасность. В Германии в годы Второй мировой войны велись эксперименты с созданием бесследных торпед типа G7ut на перекиси водорода и оснащенные двигателем Вальтера. Дальнейшим развитием применения двигателя Вальтера стало создание реактивных и водометных торпед.
Электрические торпеды
Электрическая торпеда МГТ-1
Газовые и парогазовые торпеды имеют ряд недостатков: они оставляют демаскирующий след и имеют сложности с длительным хранением в заряженном состоянии. Этих недостатков лишены торпеды с электроприводом. Впервые электродвигателем оснастил торпеду своей конструкции Джон Эрикссон в 1973 году. Питание электродвигателя осуществлялось по кабелю от внешнего источника тока. Аналогичные конструкции имели торпеды Симса-Эдисона и Нордфельда , причем у последней по проводам также осуществлялось управление рулями торпеды. Первой успешной автономной электрической торпедой, у которой электропитание на двигатель подавалось с бортовых аккумуляторных батарей, стала немецкая G7e , широко распространенная в годы Второй Мировой войны. Но эта торпеда имела и ряд недостатков. Ее свинцово-кислотный аккумулятор был чувствителен к ударам, требовал регулярного обслуживания и подзарядки, а так же подогрева перед использованием. Аналогичную конструкцию имела американская торпеда Mark 18 . Экспериментальная G7ep, ставшая дальнейшим развитием G7e, была лишена этих недостатков так как в ней аккумуляторы были заменены на гальванические элементы. В современных электрических торпедах используются высоконадежные не обслуживаемые литий-ионные или серебряные аккумуляторные батареи.
Торпеды с механическим двигателем
Торпеда Бреннана
Механический двигатель впервые был использован в торпеде Бреннана . Торпеда имела два троса, намотанные на барабаны внутри корпуса торпеды. Береговые паровые лебедки тянули троса, которые крутили барабаны и приводили во вращение гребные винты торпеды. Оператор на берегу контролировал относительные скорости лебедок, благодаря чему мог изменять направление и скорость движения торпеды. Такие системы были использованы для береговой обороны в Великобритании в период с 1887 по 1903 годы.
В США в конце XIX века на вооружении состояла торпеда Хауэлла , которая приводилась в движение за счет энергии раскручиваемого перед пуском маховика. Хауэлл также впервые использовал гироскопический эффект для управления курсом движения торпеды.
Торпеды с реактивным двигателем
Носовая часть торпеды М-5 комплекса Шквал
Попытки использовать реактивный двигатель в торпедах предпринимались еще во второй половине XIX века. После окончания Второй мировой войны был предпринят ряд попыток создания ракето-торпед, которые являлись комбинацией ракеты и торпеды. После запуска в воздух ракето-торпеда использует реактивный двигатель, выводящий головную часть - торпеду к цели, после падения в воду включается обычный торпедный двигатель и дальнейшее движение осуществляется уже в режиме обычной торпеды. Такое устройство имели ракето-торпеды воздушного базирования Fairchild AUM-N-2 Petrel и корабельные противолодочные RUR-5 ASROC , Grebe и RUM-139 VLA. В них использовались стандартные торпеды, совмещенные с ракетным носителем. В комплексе RUR-4 Weapon Alpha использовалась глубинная бомба, оснащенная ракетным ускорителем. В СССР на вооружении стояли авиационные ракето-торпеды РАТ-52 . В 1977 в СССР был принят на вооружение комплекс Шквал , оснащенный торпедой М-5. Эта торпеда имеет реактивный двигатель, работающий на гидрореагирующем твёрдом топливе. В 2005 году о создании аналогичной суперкавитирущей торпеды сообщила немецкая компания Diehl BGT Defence, а в США ведутся разработки торпеды HSUW. Особенностью реактивных торпед является их скорость, которая превышает 200 узлов и достигается благодаря движению торпеды в суперкавитирующей полости пузырьков газа, благодаря чему снижается сопротивление воды.
Кроме реактивных двигателей, в настоящее время используются также нестандартные торпедные двигатели от газовых турбин до двигателей на однокомпонентном топливе, например, на гексафториде серы, распыляемого над блоком твердого лития.
Приборы маневрирования и управления
Маятниковый гидростат
1. Ось маятника.
2. Руль глубины.
3. Маятник.
4. Диск гидростата.
Уже при первых экспериментах с торпедами стало ясно, что во время движения торпеда постоянно отклоняется от изначально заданного курса и глубины хода. Некоторые образцы торпед получили систему дистанционного управления, которая позволяла вручную задавать глубину хода и курс движения. Роберт Уайтхед на торпеды собственной конструкции установил специальный прибор - гидростат . Он состоял из цилиндра с подвижным диском и пружиной и размещался в торпеде так, что диск воспринимал давление воды. При изменении глубины хода торпеды диск перемещался вертикально и с помощью тяг и вакуумно-воздушного сервопривода управлял рулями глубины. Гидростат имеет значительное запаздывание срабатывания по времени, поэтому при его использовании торпеда постоянно меняла глубину хода. Для стабилизации работы гидростата Уайтхед использовал маятник, который был соединен с вертикальными рулями таким образом, чтобы ускорить работу гидростата.
Пока торпеды имели ограниченную дальность хода, мер по выдерживанию курса не требовалось. С увеличением дальности торпеды стали значительно отклоняться от курса, что потребовало использовать специальные меры и управлять вертикальными рулями. Наиболее эффективным прибором стал прибор Обри, который представлял из себя гироскоп, который при наклоне любой из его осей стремится занять первоначальное положение. С помощью тяг возвратное усилие гироскопа передавалось на вертикальные рули, благодаря чему торпеда выдерживала первоначально заданный курс с достаточно высокой точностью. Гироскоп раскручивался в момент выстрела с помощью пружины или пневматической турбины. При установке гироскопа на угол, не совпадающий с осью пуска, можно было добиться движения торпеды под углом к направлению выстрела.
Торпеды, оборудованные гидростатическим механизмом и гироскопом, в годы Второй мировой войны стали оборудоваться механизмом циркуляции . После пуска такая торпеда могла двигаться по любой заранее запрограммированной траектории. В Германии такие системы наведения получили название FaT (Flachenabsuchender Torpedo, горизонтально маневрирующая торпеда) и LuT - (Lagenuabhangiger Torpedo, торпеда с автономным управлением). Системы маневрирования позволяли задавать сложные траектории движения, благодаря чему повышалась безопасность стреляющего корабля и повышалась эффективность стрельбы. Циркулирующие торпеды были наиболее эффективны при атаке конвоев и внутренних акваторий портов, то есть при высоком скоплении кораблей противника.
Наведение и управление торпедами при стрельбе
Прибор управления торпедной стрельбой
Торпеды могут иметь различные варианты наведения и управления. Наибольшее распространение сначала имели неуправляемые торпеды, которые, подобно артиллерийскому снаряду, после пуска не оборудовались устройствами изменения курса. Существовали также торпеды, управляемые дистанционно по проводам и человекоуправляемые торпеды, управлявшиеся пилотом. Позже появились торпеды с системами самонаведения, которые самостоятельно наводились на цель используя различные физические поля: электромагнитное, акустическое, оптическое, а так же по кильватерному следу . Существуют также торпеды с дистанционным управлением по радиоканалу и использующие комбинацию различных типов наведения.
Торпедный треугольник
Торпеды Бреннана и некоторые другие типы ранних торпед имели дистанционное управление, в то время как наиболее распространенные торпеды Уайтхеда и их дальнейшие модификации требовали лишь первоначального наведения. При этом было необходимо учесть целый ряд параметров, влияющих на шансы поражения цели. С ростом дальности хода торпед решение задачи их наведения становилась все более сложной. Для наведения использовались специальные таблицы и приборы, с помощью которых рассчитывалось упреждение пуска в зависимости от взаимных курсов стреляющего корабля и цели, их скоростей, дистанции до цели, погодных условиий и других параметров.
Простейшие, но достаточно точные расчеты координат и параметров движения цели (КПДЦ), выполнялись вручную путем вычисления тригонометрических функций. Упростить расчет можно при использовании навигационного планшета или с помощью директора торпедной стрельбы .
В общем случае решение торпедного треугольника сводится к вычислению угла угла α
по известным параметрам скорости цели V Ц
, скорости торпеды V Т
и курса цели Θ
. Фактически за счет влияния различных параметров расчет производился, исходя их большего числа данных.
Панель управления Torpedo Data Computer
К началу Второй мировой войны появились автоматические электромеханические калькуляторы, позволяющие произвести расчет пуска торпед. На флоте США использовали Torpedo Data Computer (TDC) . Это был сложный механический прибор, в который перед пуском торпеды вводились данные о корабле-носителе торпеды (курс и скорость), о параметрах торпеде (тип, глубина, скорость) и данные о цели (курс, скорость, дистанция). По введенным данным TDC производил не только расчет торпедного треугольника, но и в автоматическом режиме производил сопровождение цели. Полученные данные передавались в торпедный отсек, где с помощью механического толкателя устанавливался угол гироскопа. TDC позволял вводить данные во все торпедные аппараты, учитывая их взаимное положение, в том числе для веерного пуска. Так как данные о носителе вводились автоматически с гирокомпаса и питометра , во время атаки подводная лодка могла вести активное маневрирование без необходимости повторных расчетов.
Устройства самонаведения
Значительно упрощают расчеты при стрельбе и повышают эффективность использования торпед использование систем дистанционного управления и самонаведения.
Впервые дистанционное механическое управление было применено на торпедах Бреннана, также управление по проводам использовалось на самых различных типах торпед. Радиоуправление впервые были использовано на торпеде Хаммонда в годы Первой Мировой войны .
Среди систем самонаведения наибольшее распространение сначала получили торпеды с акустическим пассивным самонаведением. Первыми поступили на вооружение в марте 1943 года торпеды G7e/T4 Falke, но массовой стала следующая модификация, G7es Т-5 Zaunkönig . В торпеде был использован метод пассивного наведения, при котором прибор самонаведения сначала анализирует характеристики шума, сравнивая их с характерными образцами, а затем формирует сигналы управления механизмом курсовых рулей, сравнивая уровни сигналов, поступающих на левый и правый акустический приемник. В США в 1941 была разработана торпеда Mark 24 FIDO , но из за отсутствия системы анализа шумов она применялась только для сброса с самолетов, так как могла навестись на стреляющий корабль. Торпеда после сброса начинала движение, описывая циркуляцию до момента приема акустических шумов, после чего происходило наведение на цель.
Активные акустические системы наведения содержат гидролокатор , с помощью которого производится наведение на цель по отраженному от нее акустическому сигналу.
Менее распространены системы, осуществляющие наведение по изменению магнитного поля, создаваемое кораблем.
После окончания Второй Мировой войны торпеды стали оборудоваться устройствами, производящими наведение по кильватерному следу, оставляемого целью.
Боевая часть
Pi 1 (Pi G7H) - взрыватель немецких торпед G7a и G7е
Первые торпеды снабжались боевой частью с зарядом пироксилина и ударным взрывателем. При ударе носовой части торпеды об борт цели, иглы ударника разбивают капсюли-воспламенители, которые, в свою очередь, вызывают подрыв взрывчатого вещества.
Срабатывание ударного взрывателя было возможно только при перпендикулярном попадании торпеды в цель. Если соударение происходило по касательной, ударник не срабатывал и торпеда уходила в сторону. Улучшить характеристики ударного взрывателя пытались с помощью специальных усов, расположенных в носовой части торпеды. Чтобы повысить вероятность подрыва, на торпеды стали устанавливать инерционные взрыватели. Инерционный взрыватель срабатывал от маятника, который при резком изменении скорости или курса торпеды освобождал боек, который, в свою очередь, под действием боевой пружины пробивал капсюли, воспламеняющие заряд взрывчатого вещества.
Головной отсек торпеды УГСТ с антенной системы самонаведения и датчиками неконтактных взрывателей
Позже, для повышения безопасности, взрыватели стали оборудовать предохранительной вертушкой, которая раскручивалась после набора торпедой заданной скорости и разблокировала ударник. Таким образом повышалась безопасность стреляющего корабля.
Кроме механических взрывателей, торпеды оборудовались электрическими взрывателями, подрыв которых происходил за счет разряда конденсатора. Конденсатор зарядался от генератора, ротор которого был связан с вертушкой. Благодаря такой конструкции предохранитель случайного подрыва и взрыватель конструктивно объединялись, что повышало их надежность.
Использование контактных взрывателей не позволяло реализовать весь боевой потенциал торпед. Применение толстой подводной брони и противоторпедных булей позволяло не только снизить урон при взрыве торпеды, но и в некоторых случаях избежать повреждений. Значительно повысить эффективность торпед можно было, обеспечив их подрыв не у борта, а под дном корабля. Это стало возможно с появлением неконтактных взрывателей. Такие взрыватели срабатывают под воздействием изменения магнитного, акустического, гидродинамического или оптического полей.
Неконтактные взрыватели бывают активного и пассивного типов. В первом случае взрыватель содержит излучатель, формирующий вокруг торпеды физическое поле, состояние которого контролируется приемником. В случае изменения параметров поля приемник инициирует подрыв взрывчатого вещества торпеды. Пассивные приборы наведения не содержат излучателей, а отслеживают изменения естественных полей, например магнитного поля Земли.
Средства противодействия
Броненосец Евстафий с противоторпедными сетями.
Появление торпед вызвало необходимость разработки и применения средств противодействия торпедным атакам. Так как первые торпеды имели невысокую скорость, с ними можно было бороться, обстреливая торпеды из стрелкового оружия и пушек малого калибра.
Проектируемые корабли стали оборудоваться специальными системами пассивной защиты. С внешней стороны бортов устанавливались противоторпедные були, которые представляли собой частично заполненные водой узконаправленных спонсоны . При попадании торпеды энергия взрыва поглощалась водой и отражалась от борта, снижая повреждения. После Первой Мировой войны также использовался противоторпедный пояс, который состоял из нескольких легкобронированных отсеков, расположенных напротив ватерлинии . Этот пояс поглощал взрыв торпеды и сводил к минимуму внутренние повреждения корабля. Разновидностью противоторпедного пояса являлась конструктивная подводная защита системы Пульезе, использованная на линкоре Giulio Cesare .
Реактивный комплекс противоторпедной защиты кораблей "Удав-1" (РКПТЗ-1)
Достаточно эффективными для борьбы с торпедами являлись противоторпедные сети, вывешенные с бортов корабля. Торпеда, попадая в сети, взрывалась на безопасном удалении от корабля либо теряла ход. Сети использовались так же для защиты корабельных стоянок, каналов и портовых акваторий.
Для борьбы с торпедами, использующими различные типы самонаведения, корабли и подводные лодки оборудуются имитаторами и источниками помех, усложняющими работу различных систем управления. Кроме того, принимаются различные меры, снижающие физические поля корабля.
Современные корабли оборудуются активными системами противоторпедной защиты. К таким системам относится, например, реактивный комплекс противоторпедной защиты кораблей "Удав-1" (РКПТЗ-1), в котором используются три вида боеприпасов (снаряд-отводитель, снаряд заградитель, глубинный снаряд), десятиствольная автоматизированная пусковая установка со следящими приводами наведения, приборов управления стрельбой, устройств заряжания и подачи.
(англ.)
Видео
Торпеда Whitehead 1876 года |
Торпеда Howell 1898 года |