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.
Торпедные двигатели: вчера и сегодня
ОАО «НИИ мортеплотехники» осталось единственным предприятием в Российской Федерации, осуществляющим полномасштабную разработку тепловых энергоустановок
В период от основания предприятия и до середины 1960-х гг. главное внимание уделялось разработке турбинных двигателей для противокорабельных торпед с рабочим диапазоном работы турбин на глубинах 5-20 м. Противолодочные торпеды проектировались тогда только на электроэнергетике. В связи с условиями применения противокорабельных торпед важными требованиями к энергосиловым установкам были максимально возможная мощность и визуальная незаметность. Требование по визуальной незаметности легко выполнялось за счет применения двухкомпонентного топлива: керосина и маловодного раствора перекиси водорода (МПВ) концентрации 84%. В продуктах сгорания содержался водяной пар и двуокись углерода. Выхлоп продуктов сгорания за борт осуществлялся на расстоянии 1000-1500 мм от органов управления торпедой, при этом пар конденсировался, а двуокись углерода быстро растворялась в воде так, что газообразные продукты сгорания не только не достигали поверхности воды, но и не оказывали влияния на рули и гребные винты торпеды.
Максимальная мощность турбины, достигнутая на торпеде 53-65, составила 1070 кВт и обеспечивала движение со скоростью около 70 узлов. Это была самая скоростная торпеда в мире. Для снижения температуры продуктов сгорания топлива с 2700-2900 К до приемлемого уровня в продукты сгорания впрыскивалась морская вода. На начальной стадии работ соли из морской воды осаждались в проточной части турбины и приводили к ее разрушению. Это происходило до тех пор, пока не были найдены условия безаварийной работы, минимизирующие влияние солей морской воды на работоспособность газотурбинного двигателя.
При всех энергетических преимуществах перексида водорода как окислителя, его повышенная пожаровзрывоопасность при эксплуатации диктовала поиск применения альтернативных окислителей. Одним из вариантов подобных технических решений была замена МПВ на газообразный кислород. Турбинный двигатель, разработанный на нашем предприятии, сохранился, а торпеда, получившая обозначение 53-65К, успешно эксплуатировалась и не снята с вооружения ВМФ до сих пор. Отказ от применения МПВ в торпедных тепловых энергосиловых установках привел к необходимости проведения многочисленных научно-исследовательских работ по поиску новых топлив. В связи с появлением в середине 1960-х гг. атомных подводных лодок, имеющих высокие скорости подводного движения, противолодочные торпеды с электроэнергетикой оказались малоэффективными. Поэтому наряду с поиском новых топлив исследовались новые типы двигателей и термодинамические циклы. Наибольшее внимание было уделено созданию паротурбинной установки, работающей в замкнутом цикле Ренкина. На этапах предварительной как стендовой, так и морской отработки таких агрегатов, как турбина, парогенератор, конденсатор, насосы, клапана и всей системы в целом использовалось топливо: керосин и МПВ, а в основном варианте – твердое гидрореагирующее топливо, обладающее высокими энергетическими и эксплуатационными показателями.
Паротурбинная установка была успешно отработана, но работы по торпеде были остановлены.
В 1970-1980-х гг. большое внимание уделялось разработке газотурбинных установок открытого цикла, а также комбинированного цикла с применением в системе газовыхлопа эжектора на больших глубинах работы. В качестве топлива использовались многочисленные рецептуры жидкого монотоплива типа Otto-Fuel II, в том числе с добавками металлического горючего, а также с применением жидкого окислителя на основе гидроксил аммония перхлорат (НАР).
Практический выход получило направление создания газотурбинной установки открытого цикла на топливе типа Otto-Fuel II. Был создан турбинный двигатель мощностью более 1000 кВт для ударной торпеды калибра 650 мм.
В середине 1980-х гг. по результатам проведенных исследовательских работ руководством нашего предприятия было принято решение о развитии нового направления – разработки для универсальных торпед калибра 533 мм аксиально-поршневых двигателей на топливе типа Otto-Fuel II. Поршневые двигатели по сравнению с турбинными обладают более слабой зависимостью экономичности от глубины хода торпеды.
С 1986-го по 1991 гг. был создан аксиально-поршневой двигатель (модель 1) мощностью около 600 кВт для универсальной торпеды калибра 533 мм. Он успешно прошел все виды стендовых и морских испытаний. В конце 1990-х годов в связи с уменьшением длины торпеды была создана вторая модель этого двигателя путем модернизации в части упрощения конструкции, повышении надежности, исключения дефицитных материалов и внедрения многорежимности. Эта модель двигателя принята в серийной конструкции универсальной глубоководной самонаводящейся торпеды.
В 2002 г. ОАО «НИИ мортеплотехники» было поручено создание энергосиловой установки для новой легкой противолодочной торпеды калибра 324 мм. После анализа всевозможных типов двигателей, термодинамических циклов и топлив выбор был сделан также, как и для тяжелой торпеды, в пользу аксиально-поршневого двигателя открытого цикла на топливе типа Otto-Fuel II.
Однако при проектировании двигателя был учтен опыт слабых сторон конструкции двигателя тяжелой торпеды. Новый двигатель имеет принципиально другую кинематическую схему. В нем отсутствуют элементы трения в топливоподающем тракте камеры сгорания, что исключило возможность взрыва топлива в процессе работы. Вращающиеся части хорошо сбалансированы, а приводы вспомогательных агрегатов значительно упрощены, что привело к снижению виброактивности. Внедрена электронная система плавного регулирования расхода топлива и соответственно мощности двигателя. Практически отсутствуют регуляторы и трубопроводы. При мощности двигателя 110 кВт во всем диапазоне требуемых глубин, на малых глубинах он допускает удвоение мощности при сохранении работоспособности. Широкий диапазон параметров работы двигателя позволяет использовать его в торпедах, антиторпедах, самодвижущихся минах, средствах гидроакустического противодействия, а также в автономных подводных аппаратах военного и гражданского назначения.
Все эти достижения в области создания торпедных энергосиловых установок были возможны в связи с наличием в ОАО «НИИ мортеплотехники» уникальных экспериментальных комплексов, созданных как собственными силами, так и за счет государственных средств. Комплексы располагаются на территории около 100 тыс.м2. Они обеспечены всеми необходимыми системами энергоснабжения, в том числе системами воздуха, воды, азота и топлив высокого давления. В испытательные комплексы входят системы утилизации твердых, жидких и газообразных продуктов сгорания. В комплексах имеются стенды для испытаний макетных и полномасштабных турбинных и поршневых двигателей, а также двигателей других типов. Имеются, кроме того, стенды для испытаний топлив, камер сгорания, различных насосов и приборов. Стенды оснащены электронными системами управления, измерения и регистрации параметров, визуального наблюдения испытуемых объектов, а также аварийной сигнализацией и защитой оборудования.
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 |
Парогазовые торпеды, впервые изготовленные во второй половине XIX столетия, стали активно использоваться с появлением подводных лодок. Особенно преуспели в этом германские подводники, потопившие только за 1915 год 317 торговых и военных судов с общим тоннажем 772 тыс. тонн. В межвоенные годы появились усовершенствованные варианты, которые могли применяться самолетами. В годы Второй мировой войны торпедоносцы сыграли огромную роль в противоборстве флотов воюющих сторон.
Современные торпеды оснащены системами самонаведения и могут оснащаться боеголовками с различным зарядом, вплоть до атомного. На них продолжают использоваться парогазовые двигатели, созданные с учетом последних достижений техники.
История создания
Идея атаки вражеских кораблей самодвижущимися снарядами возникла в XV веке. Первым задокументированным фактом стали идеи итальянского инженера да Фонтана. Однако технический уровень того времени не позволял создать рабочих образцов. В XIX веке идею доработал Роберт Фултон, который и ввел в использование термин «торпеда».
В 1865 году проект оружия (или как тогда называли «самодвижущегося торпедо») предложил российский изобретатель И.Ф. Александровский. Торпеда оборудовалась двигателем, работающим на сжатом воздухе.
Для управления по глубине использовались горизонтальные рули. Спустя год аналогичный проект предложил англичанин Роберт Уайтхед, который оказался проворнее российского коллеги и запатентовал свою разработку.
Именно Уайтхед начал использовать гиростат и соосную гребную установку.
Первым государством, взявшим на вооружение торпеду, стала Австро-Венгрия в 1871 году.
В течение последующих 3 лет торпеды поступили в арсеналы многих морских держав, в том числе и России.
Устройство
Торпеда представляет собой самоходный снаряд, движущийся в толще воды под воздействием энергии собственной силовой установки. Все узлы расположены внутри удлиненного стального корпуса цилиндрического сечения.
В головной части корпуса размещен заряд взрывчатого вещества с приборами, обеспечивающими подрыв боеголовки.
В следующем отсеке расположен запас топлива, вид которого зависит от типа установленного ближе к корме двигателя. В хвостовой части установлен гребной винт, рули глубины и направления, которые могут управляться автоматически или дистанционно.
Принцип работы силовой установки парогазовой торпеды основан на использовании энергии парогазовой смеси в поршневой многоцилиндровой машине или турбине. Возможно использование жидкого топлива (в основном керосин, реже спирт), а также твердого (пороховой заряд или любое вещество, выделяющее значительный объем газа при контакте с водой).
При использовании жидкого топлива на борту имеется запас окислителя и воды.
Горение рабочей смеси происходит в специальном генераторе.
Поскольку при сгорании смеси температура достигает 3,5-4,0 тыс. градусов, то имеется риск разрушения корпуса камеры сгорания. Поэтому в камеру подается вода, снижающая температуру горения до 800°C и ниже.
Основным недостатком ранних торпед с парогазовой силовой установкой стал хорошо различимый след выхлопных газов. Это стало причиной появления торпед с электрической установкой. Позднее в качестве окислителя стали использовать чистый кислород или концентрированную перекись водорода. Благодаря этому отработавшие газы полностью растворяются в воде и след от движения практически отсутствует.
При использовании твердого топлива, состоящего из одного или нескольких компонентов, не требуется использование окислителя. Благодаря этому факту снижается вес торпеды, а более интенсивное газообразование твердого топлива обеспечивает увеличение скорости и дальности хода.
В качестве двигателя применяются паротурбинные установки, оснащенные планетарными редукторами для снижения частоты вращения вала гребных винтов.
Принцип работы
На торпедах типа 53-39 перед применением следует вручную установить параметры глубины движения, курса и примерной дистанции до цели. После этого необходимо открыть предохранительный кран, установленный на магистрали подачи сжатого воздуха в камеру сгорания.
При прохождении торпедой трубы пускового аппарата происходит автоматическое открытие главного крана, и начинается подача воздуха непосредственно в камеру.
Одновременно начинается распыл керосина через форсунку и розжиг образовавшейся смеси при помощи электрического прибора. Установленная в камере дополнительная форсунка подает пресную воду из бортового резервуара. Смесь подается в поршневой двигатель, который начинает раскручивать соосные гребные винты.
Например, в германских парогазовых торпедах G7a использован 4-цилиндровый двигатель, оборудованный редуктором для привода соосных винтов, вращающихся в противоположном направлении. Валы полые, установлены один внутри другого. Применение соосных винтов позволяет уравновешивать отклоняющие моменты и поддерживается заданный курс движения.
Часть воздуха при пуске подается на механизм раскрутки гироскопа.
После начала контакта головной части с потоком воды начинается раскрутка крыльчатки предохранителя боевого отделения. Предохранитель оснащен прибором задержки, обеспечивающим взвод ударника в боевое положение через несколько секунд, за которые торпеда отойдет от места пуска на 30-200 м.
Отклонение торпеды от заданного курса корректируется ротором гироскопа, воздействующим на систему тяг, связанную с исполнительной машиной рулей направления. Вместо тяг могут использоваться электрические приводы. Ошибка в глубине хода определяется механизмом, уравновешивающим усилие пружины давлением столба жидкости (гидростат). Механизм связан с исполнительной машинкой руля глубины.
При ударе боевой части о корпус корабля происходит разрушение стержнями ударника капсюлей, которые вызывают детонацию боевой части. Немецкие торпеды G7a поздних серий оснащались дополнительным магнитным детонатором, срабатывавшим при достижении определенной напряженности поля. Аналогичный взрыватель использовался с 1942 года на советских торпедах 53-38У.
Сравнительные характеристики некоторых торпед подводных лодок периода Второй мировой войны приведены ниже.
| Параметр | G7a | 53-39 | Mk.15mod 0 | Тип 93 |
|---|---|---|---|---|
| Производитель | Германия | СССР | США | Япония |
| Диаметр корпуса, мм | 533 | 533 | 533 | 610 |
| Вес заряда, кг | 280 | 317 | 224 | 610 |
| Тип ВВ | Тротил | ТГА | Тротил | - |
| Предельная дальность хода, м | до 12500 | до 10000 | до 13700 | до 40000 |
| Рабочая глубина, м | до 15 | до 14 | - | - |
| Скорость хода, уз | до 44 | до 51 | до 45 | до 50 |
Наведение на цель
Простейшей методикой наведения является программирование курса движения. Курс учитывает теоретическое прямолинейное смещение цели за время, необходимое для прохождения расстояния между атакующим и атакуемым кораблем.
Заметное изменение скорости хода или курса атакуемым кораблем приводит к прохождению торпеды мимо. Ситуацию отчасти спасает запуск нескольких торпед «веером», что позволяет перекрывать больший диапазон. Но подобная методика не гарантирует поражения цели и ведет к перерасходу боекомплекта.
До Первой мировой войны предпринимались попытки создания торпед с корректировкой курса по радиоканалу, проводам или иным способам, но до серийного производства дело не дошло. Примером может служить торпеда Джона Хаммонда Младшего, которая использовала для самонаведения свет прожектора вражеского корабля.
Для обеспечения наведения в 30-е годы стали разрабатываться автоматические системы.
Первыми стали системы наведения по акустическому шуму, издаваемому гребными винтами атакуемого судна. Проблемой являются малошумные цели, акустический фон от которых может оказаться ниже шума винтов самой торпеды.
Для устранения подобной проблемы создана система наведения по отраженным сигналам от корпуса корабля или создаваемой им кильватерной струи. Для корректировки движения торпеды могут применяться методики телеуправления по проводам.
Боевая часть
Боевой заряд, расположенный в головной части корпуса состоит из заряда взрывчатого вещества и взрывателей. На ранних моделях торпед, применявших в Первую мировую войну, использовалось однокомпонентное взрывчатое вещество (например, пироксилин).
Для подрыва применялся примитивный детонатор, установленный в носовой части. Срабатывание ударника обеспечивалось только в узком диапазоне углов, близком к перпендикулярному попаданию торпеды в цель. Позднее стали применятся усы, связанные с бойком, которые расширили диапазон этих углов.
Дополнительно стали устанавливаться инерционные взрыватели, срабатывавшие в момент резкого замедления движения торпеды. Использование таких детонаторов потребовало введения предохранителя, которым стала крыльчатка, раскручиваемая потоком воды. При использовании электрических взрывателей крыльчатка соединяется с миниатюрным генератором, заряжающим конденсаторную батарею.
Взрыв торпеды возможен только при определенном уровне заряда батареи. Подобное решение обеспечило дополнительную защиту атакующего корабля от самоподрыва. К моменту начала Второй мировой стали применяться многокомпонентные смеси, обладающие повышенной разрушающей способностью.
Так, в торпеде 53-39 используется смесь тротила, гексогена и алюминиевой пудры.
Применение систем защиты от подводного взрыва привело к появлению взрывателей, обеспечивавших подрыв торпеды вне зоны защиты. После войны появились модели, оснащенные ядерными боеголовками. Первая советская торпеда с ядерной боеголовкой модели 53-58 была испытана осенью 1957 года. В 1973 году ее сменила модель 65-73 калибра 650 мм, способная нести ядерный заряд мощностью 20 кт.
Боевое применение
Первым государством, применившим новое оружие в деле, стала Россия. Торпеды использовались во время русско-турецкой войны 1877-78 года и запускались с катеров. Второй крупной войной с использованием торпедного вооружения стала русско-японская война 1905 года.
В ходе Первой мировой войны оружие использовалось всеми воюющими сторонами не только в морях и океанах, но и на речных коммуникациях. Широкое использование подводных лодок Германией привело к большим потерям торгового флота Антанты и союзников. В ходе Второй мировой войны стали применяться усовершенствованные варианты вооружения, оснащенные электродвигателями, усовершенствованными системами наведения и маневрирования.
Любопытные факты
Были разработаны торпеды больших размеров, предназначенные для доставки крупных боеголовок.
Примером такого вооружения может служить советская торпеда Т-15, имевшая вес около 40 т при диаметре 1500 мм.
Оружие предполагалось использовать для атаки побережья США термоядерными зарядами мощностью 100 мегатонн.
Видео
Г) по роду заряда ВВ в зарядном отделении.
Назначение, классификация, размещение торпедного оружия.
Торпедой называется самодвижущийся управляемый подводный снаряд, снабженный зарядом обычного или ядерного ВВ и предназначенный для доставки заряда к цели и его подрыва.
Для атомных и дизельных торпедных подводных лодок торпедное оружие является главным видом оружия, с помощью которого они решают свои основные задачи.
На ракетных подводных лодках торпедное оружие является основным оружием самообороны от подводного и надводного противника. Одновременно с этим ракетным подводным лодкам после выполнения ракетной стрельбы может быть поставлена задача по нанесению торпедного удара по целям противника.
На противолодочных кораблях и некоторых других надводных кораблях торпедное оружие стало одним из основных видов противолодочного оружия. В то же время с этих кораблей с помощью торпед возможно нанесение торпедного удара (в определенных условиях тактической обстановки) и по надводным кораблям противника.
Таким образом, современное торпедное оружие на подводных лодках и надводных кораблях позволяет как самостоятельно, так и во взаимодействии с другими силами флота наносить эффективные удары по подводным и надводным целям противника и решать задачи самообороны.
Независимо от типа носителя с помощью торпедного оружия в настоящее время решаются следующиеосновные задачи.
Уничтожение атомных ракетных подводных лодок противника
Уничтожение крупных боевых надводных кораблей противника (авианосцев, крейсеров, противолодочных кораблей);
Уничтожение атомных и дизельных многоцелевых подводных лодок противника;
Уничтожение транспортов, десантных и вспомогательных кораблей противника;
Нанесение удара по гидротехническим сооружениям и другим объектам противника, расположенным у уреза воды.
На современных подводных лодках и надводных кораблях подторпедным оружием понимается комплекс оружия и технических средств, включающий в себя следующие основные элементы:
торпеды различных типов;
Торпедные аппараты;
Систему управления торпедной стрельбой.
Непосредственно к комплексу торпедного оружия примыкают различные вспомогательные технические средства носителя, предназначенные для повышения боевых свойств оружия и удобства его обслуживания. К таким вспомогательным средствам (как правило, на подводных лодках) относятся торпедопогрузочное устройство (ТПУ), устройство быстрого заряжания торпед в торпедные аппараты (УБЗ), система хранения запасных торпед, аппаратура контроля.
Количественный состав торпедного оружия, его роль и круг боевых задач, решаемых этим оружием, определяется классом, типом и основным назначением носителя.
Так, например, на атомных и дизельных торпедных подводных лодках, где торпедное оружие является главным видом оружия, состав его представлен наиболее полночи включает в себя:
Боекомплект различных торпед (до 20 шт.), размещенных непосредственно в трубах торпедных аппаратов и на стеллажах а торпедном отсеке;
Торпедные аппараты (до 10 труб), имеющие либо один калибр, либо различные калибры, что зависит от типа применяемых торпед,
Систему управления торпедной стрельбой, являющуюся либо самостоятельной специализированной системой приборов управления торпедной стрельбой (ПУТС), либо частью (блоком) общекорабельной боевой информационно-управляющей системы (БИУС).
Кроме того, такие подводные лодки оборудованы всеми необходимыми вспомогательными устройствами.
Торпедные подводные лодки с помощью торпедного оружия решают свои основные задачи по нанесению удара и уничтожению подводных лодок, надводных кораблей и транспортов противника. В определенных условиях они применяют торпедное оружие в целях самообороны от противолодочных кораблей и подводных лодок противника.
Торпедные аппараты подводных лодок, имеющих на вооружении ракетные противолодочные комплексы (РПК), одновременно служат пусковыми установками для противолодочных ракет. В этих случаях для погрузки, хранения и заряжания ракет используются те же торпедопогрузочные устройства, стеллажи и устройство быстрого заряжания, что и для торпед. Попутно отметим, что торпедные аппараты подводных лодок могут использоваться для хранения и постановки мин при выполнении минно-заградительных боевых задач.
На ракетных подводных лодках состав торпедного оружия аналогичен рассмотренному выше и отличается от него только меньшим числом торпед, торпедных аппаратов и мест хранения. Система управления торпедной стрельбой является, как правило, частью общекорабельной БИУС. На этих подводных лодках торпедное оружие предназначено в основном для самообороны от противолодочных подводных лодок и кораблей противника. Эта особенность обусловливает запас торпед соответствующего типа и назначения.
Информация о цели, необходимая для решения задач торпедной стрельбы, на подводных лодках поступает в основном от гидроакустического комплекса или гидроакустической станции. В определенных условиях эта информация может быть получена от радиолокационной станции или же от перископа.
Торпедное оружие противолодочных кораблей входит в состав их противолодочного вооружения и является одним из наиболее эффективных видов противолодочного оружия. В состав торпедного оружия входят:
Боекомплект противолодочных торпед (до 10 шт.);
Торпедные аппараты (от 2 до 10),
Система управления торпедной стрельбой.
Число принимаемых торпед, как правило, соответствует числу труб торпедных аппаратов, так как торпеды хранятся только в трубах аппаратов. Следует отметить, что в зависимости от поставленной задачи противолодочные корабли могут принимать (помимо противолодочных) также торпеды для стрельбы по надводным кораблям и универсальные торпеды.
Число торпедных аппаратов на противолодочных кораблях определяется их подклассом и проектом. На малых противолодочных кораблях (мпк) и катерах (пка) устанавливаются, как правило, одно- или двухтрубные торпедные аппараты с общим числом труб до четырех. На сторожевых кораблях (скр) и больших противолодочных кораблях (бпк) устанавливается обычно по два четырех- или пятитрубных торпедных аппарата, размещаемых побортно на верхней палубе или в специальных выгородках в борту корабля.
Системы управления торпедной стрельбой на современных противолодочных кораблях являются, как правило, частью общекорабельной комплексной системы управления стрельбой противолодочным оружием. Однако не исключаются случаи установки на кораблях специализированной системы ПУТС.
На противолодочных кораблях основными средствами обнаружения и целеуказания для обеспечения боевого применения торпедного оружия по подводным лодкам противника являются гидроакустические станции, а для стрельбы по надводным кораблям - радиолокационные станции. В то же время в целях более полного использования боевых и тактических свойств торпед корабли; могут получать целеуказание и от внешних источников информации (взаимодействующих кораблей, вертолетов, самолетов). При стрельбе по надводной цели целеуказание выдается радиолокационной станцией.
Состав торпедного оружия надводных кораблей других классов и типов (эскадренных миноносцев, ракетных крейсеров) в принципе аналогичен рассмотренному выше. Специфика заключается лишь в типах торпед, принятых а торпедные аппараты.
Торпедные катера, на которых торпедное оружие, так же как и на торпедных подводных лодках, является главным видом оружия, несут два или четыре однотрубных торпедных аппарата и соответственно две или четыре торпеды, предназначенные для ударов по надводным кораблям противника. На катерах устанавливается система управления торпедной стрельбой, включающая в себя радиолокационную станцию, которая служит основным источником информации о цели.
К положительным качествам торпед, оказывающим влияние на успешность их боевого применения, относятся:
Относительная скрытность боевого применения торпед с подводных лодок по надводным кораблям и с надводных кораблей по подводным лодкам, обеспечивающая внезапность нанесения удара;
Поражение надводных кораблей в наиболее уязвимой их части корпуса - под днищем;
Поражение подводных лодок, находящихся на любых глубинах их погружения,
Относительная простота устройств, обеспечивающих боевое применение торпед. Большое разнообразие задач, при решении которых носителями используется торпедное оружие, обусловило создание торпед различных типов, которые можно классифицировать по следующим основным признакам:
а) по назначению:
Противолодочные;
Против надводных кораблей;
Универсальные (против подводных лодок и надводных кораблей);
б) по типу носителя:
Корабельные;
Лодочные;
Универсальные,
Авиационные;
Боевые части противолодочных ракет и самодвижущихся мин
в) по калибру:
Малогабаритные (калибром 40 см) ;
Крупногабаритные (калибром более 53 см).
С зарядом обычного взрывчатого вещества;
С ядерным боеприпасом;
Практические (без заряда).
д) по типу энергосиловой установки:
С тепловой энергетикой (парогазовые);
Электрические;
Реактивные.
е) по способу управления:
Автономно управляемые (прямоидущие и маневрирующие);
Самонаводящиеся (в одной или двух плоскостях);
Телеуправляемые;
С комбинированным управлением.
ж) по типу аппаратуры самонаведения:
С активной СН;
С пассивной СН;
С комбинированной СН;
С неакустической СН.
Как видно из классификации, семейство торпед весьма велико. Но несмотря на такое широкое разнообразие, все современные торпеды близки друг другу по своим принципиальным положениям устройства и принципа действия.
Наша с вами задача состоит в том, чтобы эти принципиальные положения изучить и запомнить.
Большинство современных образцов торпед (независимо от их назначения, характера носителя и калибра) имеет типовую конструкцию корпуса и компоновку основных приборов, агрегатов и узлов. Они отличаются в зависимости от назначения торпеды, что обусловливается главным образом различными видами используемой в них энергетики и принципом действия энергосиловой установки. Как правило, торпеда состоит из четырех основных частей:
зарядного отделения (с аппаратурой СН).
отделения энергокомпонентов (с отсеком пускорегулирующей аппаратуры -для торпед с тепловой энергетикой) или аккумуляторного отделения (для электрических торпед).
Кормового отделения
Хвостовой части.
Электрическая торпеда
1 - боевое зарядное отделение; 2 - инерционные взрыватели; 3 - аккумуляторная батарея; 4 - электродвигатель. 5 - хвостовая часть.
Современные стандартные торпеды, предназначенные для уничтожения надводных кораблей, имеют:
длину – 6-8 метров.
массу -около 2 тонн и более.
глубину хода- 12-14м.
дальность - свыше 20 км.
скорость хода - более 50 уз.
Оснащение таких торпед ядерным боеприпасом обусловливает возможность их применения не только для нанесения ударов по надводным кораблям, но также для уничтожения подводных лодок противника и разрушения береговых объектов, находящихся у уреза воды.
Противолодочные электрические торпеды имеют скорость 30 - 40 уз при дальности 15-16 км. Их главное достоинство заключается в способности поражать подводные лодки, находящиеся на глубине в несколько сот метров.
Применение в торпедах систем самонаведения - одноплоскостной, обеспечивающей автоматическое наведение торпеды на цель в горизонтальной плоскости, или двухплоскостной (в противолодочных торпедах) - для наведения торпеды на подводную лодку - цель как по направлению, так и по глубине резко повышает боевые возможности торпедного оружия.
Корпуса (оболочки) торпед выполнены из стали или алюминиево-магниевых сплавов высокой прочности. Основные части герметично соединяются между собой и образуют корпус торпеды, имеющий обтекаемую форму, что способствует уменьшению сопротивления при ее движении в воде. Прочность и герметичность корпусов торпед позволяет подводным лодкам производить стрельбу ими с глубин, обеспечивающих высокую скрытность боевых действий, а надводным кораблям - наносить удар по подводным лодкам, находящимся на любых глубинах погружения. На корпусе торпеды устанавливаются специальные направляющие наделки для придания ей заданного положения в трубе торпедного аппарата.
В основных частях корпуса торпеды расположены:
Боевая принадлежность
Энергосиловая установка
Система управления движением и наведением
Вспомогательные механизмы.
Каждый из компонентов будут нами рассмотрены на практических занятиях по устройству торпедного оружия.
Торпедным аппаратом называется специальная установка, предназначенная для хранения приготовленной к выстрелу торпеды, ввода исходных данных в систему управления движением и наведением торпеды и выстреливания торпеды с заданной скоростью вылета в определенном направлении.
Торпедными аппаратами вооружаются все подводные лодки, противолодочные корабли, торпедные катера и некоторые корабли других классов. Их количество, размещение и калибр определяются конкретным проектом носителя. Из одних и тех же торпедных аппаратов могут выстреливаться различные образцы торпед или мин, а также производится постановка самоходных приборов помех и имитаторов подводных лодок.
Отдельные образцы торпедных аппаратов (как правило, на подводных лодках) могут использоваться как пусковые установки для стрельбы противолодочными ракетами.
Современные торпедные аппараты имеют отдельные конструктивные отличия и могут подразделяться по следующим основным признакам:
а) по носителям:
- торпедные аппараты подводных лодок;
Торпедные аппараты надводных кораблей;
б) по степени поведения:
- наводящиеся;
Ненаводящиеся (стационарные);
Откидывающиеся (поворотные);
в) по количеству торпедных труб:
- многотрубные,
Однотрубные;
г) по типу системы стрельбы:
- с пороховой системой,
С воздушной системой;
С гидравлической системой;
д) по калибру:
- малогабаритные (калибром 40 см);
Стандартные (калибром 53 см);
Большие (калибром более 53 см).
На подводной лодке торпедные аппараты ненаводящиеся. Они, как правило, размещаются в несколько ярусов, один над другим. Носовая часть торпедных аппаратов расположена в легком корпусе подводной лодки, а кормовая - в торпедном отсеке. Торпедные аппараты жестко связаны с набором корпуса и его оконечными переборками. Оси труб торпедных аппаратов параллельны друг другу или расположены под определенным углом к диаметральной плоскости подводной лодки.
На надводных кораблях наводящиеся торпедные аппараты представляют собой поворотную платформу с расположенными на ней торпедными трубами. Наведение торпедного аппарата осуществляется разворотом платформы в горизонтальной плоскости с помощью электрического или гидравлического привода. Ненаводящиеся торпедные аппараты жестко крепятся к палубе корабля. У откидывающихся торпедных аппаратов предусмотрено два фиксированных положения: походное, в котором они находятся в повседневных условиях, и боевое. Перевод торпедного аппарата в боевое положение осуществляется его разворотом на фиксированный угол, обеспечивающий возможность стрельбы торпедами.
Торпедный аппарат может состоять из одной или нескольких торпедных труб, изготовленных из стали и способных выдерживать значительное внутреннее давление. Каждая труба имеет переднюю и заднюю крышки.
На надводных кораблях передние крышки аппаратов легкие съемные, на подводных лодках - стальные, герметично укупоривающие носовой срез каждой трубы.
Задние крышки всех торпедных аппаратов закрываются с помощью специального кремальерного затвора и обладают большой прочностью. Открывание и закрывание передней и задней крышек торпедных аппаратов на подводных лодках осуществляется автоматически или ручными приводами.
Система блокировки торпедных аппаратов подводных лодок препятствует открытию передних крышек при открытых или не полностью закрытых задних крышках и наоборот. Задние крышки торпедных аппаратов надводных кораблей открываются и закрываются вручную.
Рис. 1 Установка электрогрелок в трубе ТА:
/-трубкодержатель; 2-штуцер; 3- низкотемпературная электрическая грелка НГТА; 4 - кабель.
Внутри торпедного аппарата по всей его длине устанавливаются четыре направляющие дорожки (верхняя, нижняя и две боковых) с пазами для наделок торпеды, обеспечивающие придание ей заданного положения при погрузке, хранении и движении при выстреле, а также обтюрирующие кольца. Обтюрирующие кольца, уменьшая зазор между корпусом торпеды и внутренними стенками аппарата, способствуют созданию выбрасывающего давления в его кормовой части в момент выстрела. Для удержания торпеды от случайных перемещений служит хвостовой упор, размещенный в задней крышке, а также стопор, автоматически убирающийся перед стрельбой.
Торпедные аппараты надводных кораблей могут иметь штормовые стопоры с ручным приводом.
Доступ к впускному и запирающему клапанам, устройству вентиляции электрических торпед осуществляется с помощью герметично закрываемых горловин. Откидывание курка торпеды производитсякурковым зацепом. Для ввода исходных данных в торпеду на каждом аппарате устанавливается группа периферийных приборов системы управления стрельбой с приводами ручного и дистанционного управления. Основными приборами этой группы являются:
- установщик прибора курса (УПК или УПМ) -для ввода угла поворота торпеды после выстрела, ввода угловых и линейных величии, обеспечивающих маневрирование в соответствии с заданной программой, установки дистанции включения системы самонаведения, борта цели,
- прибор остановки глубины (ЛУГ) - для ввода в торпеду установочной глубины хода;
- прибор установки режима (ПУР) - для установки режима вторичного поиска самонаводящихся торпед и включения силовой плюсовой цепи электропитания.
Ввод исходных данных в торпеду определяется конструктивными особенностями установочных головок ее приборов, а также принципом работы периферийных приборов торпедного аппарата. Он может осуществляться с помощью механических пли электрических приводов, когда шпиндели периферийных приборов соединяются со шпинделями приборов торпеды специальными муфтами. Их отключение производится автоматически в момент выстрела до начала движения торпеды в трубе торпедного аппарата. Отдельные образцы торпед и торпедных аппаратов могут иметь для этой цели самогерметизирующиеся электрические штепсельные разъемы или приборы бесконтактного ввода данных.
С помощью системы стрельбы обеспечивается выстреливание торпеды из торпедного аппарата с заданной скоростью вылета.
На надводных кораблях она может бытьпороховой иливоздушной.
Пороховая система стрельбы состоит из патронника специальной конструкции, размещенного непосредственно на торпедном аппарате, и газопровода. Патронник имеет камеру для размещения порохового выбрасывающего патрона, а также сопло с решеткой - регулятором давления. Воспламенение патрона может производиться вручную или в электрическую с помощью приборов цепи стрельбы. Образующиеся при этом пороховые газы, поступая по газопроводу к периферийным приборам, обеспечивают расстыковку их шпинделей с установочными головками прибора курса и автомата глубины торпеды, а также снятие стопора, удерживающего торпеду. По достижении необходимого давления пороховых газов, поступающих в торпедный аппарат, происходит выстреливание торпеды и она входит в воду на определенном расстоянии от борта.
У торпедных аппаратов с воздушной системой стрельбы выстреливание торпеды производится сжатым воздухом, хранящимся в боевом баллоне.
Торпедные аппараты подводных лодок могут иметьвоздушную илигидравлическую систему стрельбы. Эти системы позволяют применять торпедное оружие в условиях значительного забортного давления (при нахождении подводной лодки на глубинах 200 м и более) и обеспечивают скрытность торпедного залпа. Основными элементами воздушной системы стрельбы подводных торпедных аппаратов являются: боевой баллон с боевым клапаном н воздушными трубопроводами, стрельбовой щиток, блокировочное устройство, глубоководный регулятор времени и выпускной клапан системы БТС (беспузырной торпедной стрельбы) с арматурой.
Боевой баллон служит для хранения воздуха высокого давления и перепуска его в торпедный аппарат в момент выстрела после открытия боевого клапана. Открытие боевого клапана осуществляется воздухом, поступающим по трубопроводу от стрельбового щитка. При этом воздух сначала поступает к блокировочному устройству, обеспечивающему перепуск воздуха только после полного открытия передней крышки торпедного аппарата. От блокировочного устройства воздух поступает на подъем шпинделей прибора установки глубины, установщика прибора курса, снятие стопора и далее на открытие боевого клапана. Поступление сжатого воздуха в кормовую часть заполненного водой торпедного аппарата и его воздействие на торпеду приводит к ее выстреливанию. При движении торпеды в аппарате его свободный заторпедный объем будет увеличиваться, а давление в нем уменьшаться. Падение давления до определенного значения вызывает срабатывание глубоководного регулятора времени, что приводит к открытию выпускного клапана БТС. С его открытием начинается стравливание давления воздуха из торпедного аппарата в цистерну БТС подводной лодки. К моменту выхода торпеды воздушное давление стравливается полностью, выпускной клапан БТС закрывается, а торпедный аппарат заполняется забортной водой. Такая система стрельбы способствует скрытности применения торпедного оружия с подводных лодок. Однако необходимость дальнейшего увеличения глубины стрельбы требует значительного усложнения системы БТС. Это привело к созданию гидравлической системы стрельбы, которая обеспечивает выстреливание торпед из торпедных аппаратов подводных лодок, находящихся на любых глубинах погружения, давлением воды.
В состав гидравлической системы стрельбы торпедного аппарата входят: гидравлический цилиндр с поршнем и штоком, пневматический цилиндр с поршнем и штоком и боевой баллон с боевым клапаном. Штоки гидравлического и пневматического цилиндров жестко скреплены друг с другом. Вокруг трубы торпедного аппарата в ее кормовой части размещается кольцевая цистерна с кингстоном, связанная с задним срезом гидравлического цилиндра. В исходном положении кингстон закрыт. Перед выстрелом боевой баллон заполняется сжатым воздухом, а гидравлический цилиндр - водой. Закрытый боевой клапан препятствует поступлению воздуха в пневматический цилиндр.
В момент выстрела боевой клапан открывается и сжатый воздух, поступая в полость пневматического цилиндра, вызывает перемещение его поршня и связанного с ним поршня гидравлического цилиндра. Это приводит к нагнетанию воды из полости гидравлического цилиндра через открытый кингстон в систему торпедного аппарата и выстреливанию торпеды.
Перед выстрелом с помощью прибора ввода данных, размещенного на трубе торпедного аппарата, осуществляется автоматический подъем его шпинделей.
Рис.2 Структурная схема пятитрубного торпедного аппарата с модернизированной системой обогрева