Принцип действия торпеды. Об облике современных торпед подводных лодок
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
Энциклопедичный YouTube
1 / 3
✪ How do fish make electricity? - Eleanor Nelsen
✪ Torpedo marmorata
✪ Ford Mondeo печка. Как будет гореть?
Субтитры
Переводчик: Ksenia Khorkova Редактор: Ростислав Голод В 1800 году учёный-натуралист Александр фон Гумбольдт наблюдал, как косяк электрических угрей выпрыгнул из воды, чтобы защититься от приближающихся лошадей. Многим история показалась необычной, и они подумали, что Гумбольдт всё выдумал. Но рыбы, использующие электричество, встречаются чаще, чем вы думаете; и да, существует такой вид рыб - электрические угри. Под водой, где мало света, электрические сигналы дают возможность для коммуникации, навигации и служат для поиска, а в редких случаях - и для обездвижения жертвы. Приблизительно 350 видов рыб имеют специальные анатомические образования, которые генерируют и регистрируют электрические сигналы. Эти рыбы делятся на две группы в зависимости от того, сколько электричества они вырабатывают. Учёные называют первую группу рыбами со слабыми электрическими свойствами. Органы рядом с хвостом, называемые электрическими органами, генерируют до одного вольта электричества, почти две трети от пальчиковой батарейки. Как это работает? Мозг рыбы посылает сигнал через нервную систему к электрооргану, который заполнен стопками из сотен или тысяч похожих на диски клеток, которые называются электроцитами. Обычно электроциты вытесняют ионы натрия и калия для поддержания положительного снаружи и отрицательного заряда внутри. Но когда сигнал из нервной системы доходит до электроцита, он провоцирует открытие ионных каналов. Положительно заряженные ионы возвращаются назад внутрь. Теперь один конец электроцита заряжен отрицательно снаружи и положительно внутри. Но у противоположного конца противоположные заряды. Эти переменные заряды могут создавать ток, превращая электроцит в своеобразную биологическую батарею. Ключ к этой способности состоит в том, что сигналы скоординированы таким образом, чтобы дойти до каждой клетки в одно и то же время. Поэтому стопки электроцитов действуют как тысячи последовательных батарей. Крохотные заряды каждой батареи образуют электрическое поле, которое может перемещаться на несколько метров. Клетки, называемые электрорецепторами и находящиеся в коже, позволяют рыбе постоянно ощущать это поле и изменения в нём, вызванные окружающей средой или другими рыбами. Гнатонем Петерса, или нильский слоник, например, обладает удлинённым, похожим на хобот отростком на подбородке, который усеян электрическими рецепторами. Это позволяет рыбе принимать сигналы от других рыб, оценивать расстояние, определять форму и размеры близлежащих объектов или даже определять, живы или мертвы плавающие на поверхности воды насекомые. Но слоник и другие виды слабоэлектрических рыб не вырабатывают достаточно электричества для того, чтобы атаковать жертву. Этой способностью обладают рыбы с сильными электрическими свойствами, видов которых очень немного. Самая мощная сильноэлектрическая рыба - это электрическая рыба-нож, больше известная как электрический угорь. Три электрооргана охватывают почти всё её двухметровое тело. Как и слабоэлектрические рыбы, электрический угорь использует сигналы для навигации и коммуникации, но самые сильные электрические заряды он приберегает для охоты, при помощи двухфазной атаки находит, а затем и обездвиживает жертву. Сначала он выпускает пару сильных импульсов напряжением в 600 вольт. Эти импульсы вызывают спазмы мускулов жертвы и генерируют волны, выдающие место её укрытия. Сразу же после этого высоковольтные разряды вызывают ещё более сильные сокращения мышц. Угорь также может свернуться так, что электрические поля, возникающие на каждом конце электрического органа, пересекаются. Электрический шторм в конце концов выматывает и обездвиживает жертву, и электрический угорь может живьём проглотить свой обед. Два других вида сильноэлектрических рыб - это электрический сом, который может высвободить 350 вольт при помощи электрооргана, занимающего большую часть его тела, и электрический скат с почкоподобными электроорганами по бокам головы, которые вырабатывают 220 вольт. Однако в мире электрических рыб существует одна неразгаданная тайна: почему они сами себя не оглушают током? Возможно, что размер сильноэлектрических рыб позволяет им выдержать их собственные разряды или ток выходит из их тел слишком быстро. Учёные думают, что специальные белки могут защищать электроорганы, но на самом деле это одна из загадок, которую наука пока ещё не раскрыла.
Происхождение термина
Русским языком, как и другие европейскими языками, слово «торпедо» заимствовано из английского языка (англ. torpedo ) [ ] .
По поводу первого употребления этого термина в английском языке единого мнения нет. Некоторые авторитетные источники утверждают, что первая запись этого термина относится к 1776 году и в оборот его ввёл Дэвид Бушнелл , изобретатель одного из первых прототипов подводных лодок - «Черепахи ». По другой, более распространённой версии первенство употребления этого слова в английском языке принадлежит Роберту Фултону и относится к началу XIX века (не позднее 1810 года )
И в том и в другом случае термин «torpedo» обозначал не самодвижущийся сигарообразный снаряд, а подводную контактную мину яйцеобразной или бочонкообразной формы , которые имели мало общего с торпедами Уайтхеда и Александровского.
Изначально в английском языке слово «torpedo» обозначает электрических скатов , и существует с XVI века и заимствовано из латинского языка (лат. torpedo ), которое в свою очередь первоначально обозначало «оцепенение», «окоченение», «неподвижность». Термин связывают с эффектом от «удара» электрического ската .
Классификации
По виду двигателя
- На сжатом воздухе (до Первой мировой войны);
- Парогазовые - жидкое топливо сгорает в сжатом воздухе (кислороде) с добавлением воды , а полученная смесь вращает турбину или приводит в действие поршневой двигатель ;
отдельным видом парогазовых торпед являются торпеды с ПГТУ Вальтера . - Пороховые - газы от медленно горящего пороха вращают вал двигателя или турбину;
- Реактивные - не имеют гребных винтов , используется реактивная тяга (торпеды: РАТ-52, «Шквал »). Необходимо отличать реактивные торпеды от ракето-торпед , представляющих собой ракеты с боевыми частями-ступенями в виде торпед (ракетоторпеды «ASROC », «Водопад » и др.).
- Неуправляемые - первые образцы;
- Прямоидущие - с магнитным компасом или гироскопическим полукомпасом;
- Маневрирующие по заданной программе (циркулирующие) в районе предполагаемых целей - применялись Германией во Второй мировой войне ;
- Самонаводящиеся пассивные - по физическим полям цели, в основном по шуму или изменению свойств воды в кильватерном следе (первое применение - во Второй мировой войне), акустические торпеды «Цаукениг» (Германия, применялись подводными лодками) и Mark 24 FIDO (США , применялись только с самолётов, так как могли поразить свой корабль);
- Самонаводящиеся активные - имеют на борту гидролокатор . Многие современные противолодочные и многоцелевые торпеды;
- Телеуправляемые - наведение на цель осуществляется с борта надводного или подводного корабля по проводам (оптоволокну).
По назначению
- Противокорабельные (первоначально все торпеды);
- Универсальные (предназначены для поражения как надводных так и подводных кораблей);
- Противолодочные (предназначенные для поражения подводных кораблей).
«В 1865 году,- пишет Александровский,- мною был представлен… адмиралу Н. К. Краббе (управляющий Морским министерством Авт.) проект изобретённого мною самодвижещегося торпедо. Сущность… торпедо ничего более, как только копия в миниатюре с изобретённой мною подводной лодки. Как и в моей подводной лодке, так и моем торпедо главным двигатель - сжатый воздух, те же горизонтальные рули для направления на желаемой глубине… с той лишь разницей, что подводная лодка управляется людьми, а самодвижущееся торпедо… автоматическим механизмом. По представлению моего проекта самодвижущегося торпедо Н. К. Краббе нашел его преждевременным, ибо в то время моя подводная лодка только строилась».
По-видимому первой управляемой торпедой является разработанная в 1877 году Торпеда Бреннана .
Первая мировая война
Вторая мировая война
Электрические торпедыОдним из недостатков парогазовых торпед является наличие на поверхности воды следа (пузырьков отработанного газа), демаскирующего торпеду и создающего атакованному кораблю возможность для уклонения от неё и определения местонахождения атакующих, поэтому после Первой мировой войны начались попытки применения в качестве двигателя торпеды электромотора . Идея была очевидна, но ни одно из государств, кроме Германии , до начала Второй мировой войны реализовать её не смогло. Кроме тактических преимуществ оказалось, что электрические торпеды сравнительно просты в изготовлении (так, трудозатраты на изготовление стандартной немецкой парогазовой торпеды G7a (T1) составляли от 3740 человеко-часов в 1939 г. до 1707 человеко-часов в 1943 г.; а на производство одной электроторпеды G7e (Т2) требовалось 1255 человеко-часов). Однако максимальная скорость хода электроторпеды равнялась только 30 узлам , в то время как парогазовая торпеда развивала скорость хода до 46 узлов. Также существовала проблема устранения утечки водорода из батареи аккумуляторов торпеды, что иногда приводило к его скоплению и взрывам.
В Германии электрическую торпеду создали ещё в 1918 г., но в боевых действиях её применить не успели. Разработки продолжили в 1923 г., на территории Швеции. В г. новая электрическая торпеда была готова к серийному производству, но официально её приняли на вооружение только в г. под обозначением G7e . Работы были настолько засекречены, что британцы узнали о ней только в том же 1939, когда части такой торпеды обнаружили при осмотре линейного корабля «Ройял Оук », торпедированного в Скапа-Флоу на Оркнейских островах .
Однако, уже в августе 1941 на захваченной U-570 в руки британцев попали полностью исправные 12 таких торпед. Несмотря на то что и в Британии, и в США в то время уже имелись опытные образцы электрических торпед, они просто скопировали германскую и приняли её на вооружение (правда, только в 1945, после окончания войны) под обозначением Mk-XI в британском и Mk-18 в американском флоте.
Работы по созданию специальной электрической батареи и электродвигателя, предназначенных для торпед калибра 533 мм, начали в 1932 г. и в Советском Союзе . В течение 1937-1938 гг. было изготовлено две опытовые электрические торпеды ЭТ-45 с электродвигателем мощностью 45 кВт. Она показала неудовлетворительные результаты, поэтому в 1938 г. разрабатывается принципиально новый электродвигатель с вращающимися в разные стороны якорем и магнитной системой, с высоким КПД и удовлетворительной мощностью (80 кВт). Первые образцы новой электрической торпеды изготовили в 1940 г. И хотя германская электрическая торпеда G7e попала в руки и советских инженеров, но те не стали её копировать, а в 1942 г., после проведения государственных испытаний, была принята на вооружение отечественная торпеда ЭТ-80. Пять первых боевых торпед ЭТ-80 поступили на Северный флот в начале 1943 г. Всего во время войны советские подводники израсходовали 16 электрических торпед.
Таким образом, реально во Второй мировой войне электрические торпеды имели на вооружении Германия и Советский Союз. Доля электрических торпед в боекомплекте подводных лодок кригсмарине составляла до 80 %.
Неконтактные взрыватели
Независимо друг от друга, в строгой тайне и почти одновременно военно-морские флоты Германии, Англии и Соединенных Штатов разработали магнитные взрыватели для торпед. Эти взрыватели имели большое преимущество перед более простыми контактными взрывателями. Противоминные переборки , находящиеся ниже броневого пояса кораблей сводили к минимуму разрушения, вызываемые при попадании торпеды в борт . Для максимальной эффективности поражения торпеда с контактным взрывателем должна была попасть в небронированную часть корпуса, что оказывалось весьма трудным делом. Магнитные взрыватели были сконструированы таким образом, что срабатывали при изменениях магнитного поля Земли под стальным корпусом корабля и взрывали боевую часть торпеды на расстоянии 0,3-3,0 метра от его днища. Считалось, что взрыв торпеды под днищем корабля наносит ему в два или три раза большие повреждения, чем такой же по мощности взрыв у его борта.
Однако, первые германские магнитные взрыватели статического типа (TZ1), которые реагировали на абсолютную величину напряжённости вертикальной составляющей магнитного поля , просто пришлось снять с вооружения в 1940 г., после Норвежской операции . Эти взрыватели срабатывали после прохождения торпедой безопасной дистанции уже при легком волнении моря, на циркуляции или при недостаточно стабильном ходе торпеды по глубине. В результате этот взрыватель спас несколько британских тяжёлых крейсеров от неминуемой гибели.
Новые германские неконтактные взрыватели появились в боевых торпедах только в 1943 г. Это были магнитодинамические взрыватели типа Pi-Dupl, в которых чувствительным элементом являлась индукционная катушка , неподвижно закреплённая в боевом отделении торпеды. Взрыватели Pi-Dupl реагировали на скорость изменения вертикальной составляющей напряжённости магнитного поля и на смену её полярности под корпусом корабля. Однако радиус реагирования такого взрывателя в 1940 г. составлял 2,5-3 м, а в 1943 по размагниченному кораблю едва достигал 1 м.
Только во второй половине войны на вооружение германского флота приняли неконтактный взрыватель TZ2, который имел узкую полосу срабатывания, лежащую за пределами частотных диапазонов основных видов помех. В результате даже по размагниченному кораблю он обеспечивал радиус реагирования до 2-3 м при углах встречи с целью от 30 до 150°, а при достаточной глубине хода (порядка 7 м) взрыватель TZ2 практически не имел ложных срабатываний из-за волнения моря. Недостатком ТZ2 являлось заложенное в него требование обеспечить достаточно высокую относительную скорость торпеды и цели, что было не всегда возможно при стрельбе тихоходными электрическими самонаводящимися торпедами.
В Советском Союзе это был взрыватель типа НВС (неконтактный взрыватель со стабилизатором ; это магнитодинамический взрыватель генераторного типа, который срабатывал не от величины, а от скорости изменения вертикальной составляющей напряжённости магнитного поля корабля водоизмещением не менее 3000 т на расстоянии до 2 м от днища). Он устанавливался на торпеды 53-38 (НВС мог применяться только в торпедах со специальными латунными боевыми зарядными отделениями).
Приборы маневрирования
В ходе Второй мировой войны во всех ведущих военно-морских державах продолжались работы по созданию приборов маневрирования для торпед. Однако только Германия смогла довести опытные образцы до промышленного производства (курсовые системы наведения FaT и её усовершенствованный вариант LuT ).
FaT
Первый образец системы наведения FaT был установлен на торпеде TI (G7a). Была реализована следующая концепция управления - торпеда на первом участке траектории двигалась прямолинейно на расстояние от 500 до 12500 м и поворачивала в любую сторону на угол до 135 градусов поперек движения конвоя, а в зоне поражения судов противника дальнейшее движение осуществляла по S-образной траектории («змейкой») со скоростью 5-7 узлов, при этом длина прямого участка составляла от 800 до 1600 м и диаметр циркуляции 300 м. В результате траектория поиска напоминала ступени лестницы. В идеале торпеда должна была вести поиск цели с постоянной скоростью поперек направления движения конвоя. Вероятность попадания такой торпеды, выпущенной с носовых курсовых углов конвоя со «змейкой» поперек курса его движения, оказывалась весьма высокой.
С мая 1943 году следующую модификацию системы наведения FaTII (длина участка «змейки» 800 м) стали устанавливать на торпедах TII (G7e). Из-за малой дальности хода электроторпеды эта модификация рассматривалась в первую очередь как оружие самообороны, выстреливавшееся из кормового торпедного аппарата навстречу преследующему эскортному кораблю.
LuT
Система наведения LuT была разработана для преодоления ограничений системы FaT и принята на вооружение весной 1944 года. По сравнению с предыдущей системой торпеды были оборудованы вторым гироскопом, в результате чего появилась возможность двукратной установки поворотов до начала движения «змейкой». Теоретически это давало возможность командиру подлодки атаковать конвой не с носовых курсовых углов, а с любой позиции - сначала торпеда обгоняла конвой, затем поворачивала на его носовые углы и только после этого начинала движение «змейкой» поперек курса движения конвоя. Длина участка «змейки» могла изменяться в любых диапазонах до 1600 м, при этом скорость торпеды была обратно пропорциональна длине участка и составляла для G7a с установкой на начальный 30-узловой режим 10 узлов при длине участка 500 м и 5 узлов при длине участка 1500 м.
Необходимость внесения изменений в конструкцию торпедных аппаратов и счётно-решающего прибора ограничили количество лодок, подготовленных к использованию системы наведения LuT, всего пятью десятками. По оценкам историков, в ходе войны немецкие подводники выпустили около 70 торпед с LuT.
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.
В настоящее время отмечается серьезный рост отставания России в проектировании и разработке торпедного вооружения. Долгое время ситуацию хоть, как-то сглаживало наличие в России принятых на вооружении в 1977 году ракето-торпед «Шквал», с 2005 года подобное вооружение появилось и в Германии. Имеется информация, что немецкие ракето-торпеды «Барракуда» способны развивать большую, чем «Шквал» скорость, но пока российские торпеды подобного типа распространены более широко. В целом же отставание обычных российских торпед от зарубежных аналогов достигает 20-30 лет.
Основным производителем торпед в России является ОАО «Концерн «Морское подводное – Гидроприбор». Данное предприятие в ходе проведения международного военно-морского салона в 2009 году («МВМС-2009») представило на суд публике свои разработки, в частности 533 мм. универсальную телеуправляемую электрическую торпеду ТЭ-2. Данная торпеда предназначена для поражения современных кораблей подводных лодок противника в любом районе Мирового океана.
Торпеда обладает следующими характеристиками: длина с катушкой (без катушки) телеуправления – 8300 (7900) мм, общая масса – 2450 кг., масса боевого заряда – 250 кг. Торпеда способна развивать скорость от 32 до 45 узлов на дальности в 15 и 25 км., соответственно и обладает сроком службы в 10 лет.
Торпеда оснащается акустической системой самонаведения (активная по надводной цели и активно-пассивная по подводной) и неконтактными электромагнитными взрывателями, а также достаточно мощным электродвигателем, обладающим устройством понижения уровня шума.
Торпеда может быть установлена на подводные лодки и корабли различных типов и по желанию заказчика выполнена в трех различных вариантах. Первый ТЭ-2-01 предполагает механический, а второй ТЭ-2-02 электрический ввод данных по обнаруженной цели. Третий вариант торпеды ТЭ-2 имеют меньшие массогабаритные показатели при длине в 6,5 метра и предназначен для использования на подводных лодках натовского образца, к примеру, на немецких подлодках проекта 209.
Торпеда ТЭ-2-02 специально разрабатывалась для вооружения атомных многоцелевых подводных лодок 971 проекта класса «Барс», которые несут ракетно-торпедное вооружение. Есть информация, что подобная АПЛ по контракту была закуплена военно-морским флотом Индии.
Самое печальное в том, что подобная торпеда уже сейчас не отвечает ряду требований предъявляемых к подобному оружию, а также уступает по своим техническим характеристикам иностранным аналогам. Все современные торпеды западного производства и даже новое торпедное оружие китайского производства имеет шланговое телеуправление. На отечественных же торпедах применяется буксируемая катушка – рудимент почти 50-летней давности. Что фактически ставит наши подводные лодки под расстрел противника с гораздо большими эффективными дистанциями по стрельбе. Не одна из представленных на выставке МВМС-2009 отечественных торпед не имела шланговой катушки телеуправления, у всех буксируемые. В свою очередь все современные торпеды оснащаются оптико-волоконной системой наведения, которая размещается на борту подводной лодки, а не на торпеде, что сводит к минимуму помехи от ложных целей.
К примеру, современная американская дистанционно-управляемая торпеда большой дальности Mk-48 разработанная для поражения скоростных подводных и надводных целей способна развивать скорость до 55 и 40 узлов на дистанциях в 38 и 50 километров соответственно (оцените при этом возможности отечественной торпеды ТЭ-2 45 и 32 узла на дальностях 15 и 25 км
). Американская торпеда оборудована системой многократной атаки, которая срабатывает при потере торпедой цели. Торпеда способна самостоятельно обнаружить, осуществить захват и атаковать цель. Электронная начинка торпеды настроена таким образом, что позволяет поражать подводные лодки противника в районе командного поста, расположенного за торпедным отсеком.
Ракето-торпеда "Шквал"
Единственным положительным моментом на данный момент можно считать переход в российском флоте от тепловых к электрическим торпедам и вооружениям на ракетном топливе, которые на порядок устойчивее к всевозможным катаклизмам. Напомним, что АПЛ «Курск» со 118 членами команды на борту, которая погибла в акватории Баренцева моря в августе 2000 года, затонула в результате взрыва тепловой торпеды. Сейчас торпеды того класса, каким был вооружен подводный ракетоносец «Курск» уже сняты с производства и не эксплуатируются.
Наиболее вероятным развитием торпедного оружия в ближайшие годы станет совершенствование так называемых кавитирующих торпед (они же ракето-торпеды). Отличительной их особенностью служит носовой диск диаметром около 10 см., который создает перед торпедой воздушный пузырь, который способствует уменьшению сопротивления воды и позволяет добиваться приемлемой точности, при высокой скорости движения. Примером таких торпед служит отечественная ракета-торпеда «Шквал» диаметра 533 мм., которая способна развивать скорость до 360 км/ч, масса боевой части 210 кг., торпеда не имеет системы самонаведения.
Распространению такого вида торпед препятствует не в последнюю очередь то, что на высоких скоростях их движения трудно расшифровывать гидроакустические сигналы для управления ракето-торпедой. Подобные торпеды вместо винта используют в качестве движителя реактивный двигатель, что в свою очередь затрудняет управление ими, некоторые типы таких торпед способны двигаться только по прямой. Есть сведения, что в настоящее время ведутся работы по созданию новой модели «Шквала», которая получит систему самонаведения и увеличенный вес боевой части.
|
 | ||
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.
