Торпеда

Торпеда (от лат. torpedo narke — электрический скат, сокращённо лат. torpedo) - самодвижущееся устройство, содержащее взрывчатый заряд и служащее для уничтожения надводных и подводных целей.

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 Японии

• 610-мм торпеда Тип 93

Устройство торпед

Электрическая торпеда
1 — боевое зарядное отделение;
2 — инерционные взрыватели;
3 - аккумуляторная батарея;
4 — электродвигатель;
5 - хвостовая часть.

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;
  • в внешним движителем.
• по типу двигателя:
  • газовые;
  • парогазовые;
  • электрические;
  • реактивные.
• по типу управления:
  • неуправляемые;
  • автономно управляемые прямоидущие;
  • автономно управляемые маневрирующие;
  • самонаводящиеся:
    • с активным самонаведением;
    • с пассивным самонаведением;
    • с комбинированным самонаведением;
    • с комбинированным самонаведением;
  • с дистанционным управлением;
  • с ручным непосредственным управлением;
  • с комбинированным управлением.
• по типу самонаведения:
  • с магнитным наведением;
  • с электромагнитным наведением;
  • с акустическим наведением;
  • с тепловым наведением;
  • с гидродинамическим наведением;
  • с гидрооптическим наведением
  • комбинированные.

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 объем сжатого воздуха соответственно.

C развитием технологии и ростом давления возникла проблема обмерзания клапанов, регуляторов и двигателя торпед. При расширении газов происходит резкое снижение 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 наоборот снижалась. Помимо двигателей с сжиганием топлива, также использовались 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 охлаждении, 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

Бесследная электрическая торпеда МГТ-1

Газовые и парогазовые торпеды имеют ряд недостатков: они оставляют демаскирующий след и 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. Ее свинцово-кислотный аккумулятор был чувствителен к ударам, требовал регулярного обслуживания и подзарядки и 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 Ховелла, которая приводилась в движение за счет энергии раскручиваемого перед пуском маховика. Ховелл также впервые использовал гироскопический эффект для управления курсом движения торпеды.

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 торпеды. Роберт Уайтхед на торпеды собственной конструкции установил специальный прибор - гидростат. Он состоял из цилиндра с подвижным диском и пружиной и размещался в 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 меняет глубину хода. Для стабилизации работы гидростата Уайтхед использовал маятник, который был соединен с вертикальными рулями таким образом, чтобы ускорить работу гидростата.

Гироскоп управления курсом торпеды

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, используемый в торпедах уайтхеда. Он представлял собой 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.

См. также

Торпеды Великобритании
Торпеды Whitehead
Торпеды США
Торпеды Германии
Торпеды России и СССР
Торпеды Франции
Торпеды Японии
Торпеды Италии

Список литературы

• Branfill-Cook Roger Torpedo: The Complete History of the World's Most Revolutionary Naval Weapon. — Barnsley, England: Seaforth Publishing, 2014. — 256 с. — ISBN 9781848322158

Ссылки

Роберт Уайтхед предлагает свои торпеды
A History of the Torpedo The Early Days^(англ.)
The Whitehead Torpedo U.S.N., 1898^(англ.)
A Brief History of U.S. Navy Torpedo Development^(англ.)
A Brief History of U.S. Navy Torpedo Development^(англ.)
The Navy in Newport^(англ.)
Техника торпедной атаки ^(англ.)

Видео

Торпеда Whitehead 1876 года

Торпеда Howell 1898 года