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 по странам

• 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; 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.

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.

Торпеды с реактивным двигателем

Хвостовая 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 суперкавитирубщей 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 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. Гироскоп раскручивался в момент выстрела с помощью компактной пневматической турбины. При установке гироскопа на угол, не совпадающий с продольной осью торпеды можно 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 корабли и повышалась эффективность стрельбы. Циркулирующие торпеды были наиболее эффективны при атаке конвоев и внутренних акваторий военно-морских баз, 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 на заре боевого применения имели неуправляемые торпеды, которые, подобно артиллерийскому снаряду, после пуска не имели возможности 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 с помощью различных физических полей: электромагнитному, акустическому, оптическому, 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 становилось все более сложным. 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, состоянии моря 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.
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 следующие данные о носителе торпеды (курс и скорость), данные о торпеде (тип, глубина, скорость) и данные о цели (курс, скорость, расстояние). 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. так как данные о носителе вводились автоматически с гирокомпаса и питометра, во время атаки подводная лодка могла вести активное маневрирования без необходимости повторных расчетов.

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