Прогрев торпеды что такое
Как наводились на цель торпеды
Пару недель назад второй раз смотрел фильм «Последняя подводная лодка Гитлера». Там рассказывалось о плавании немецкой субмарины, которая везла секретный груз в Японию, и её сопровождали японские морские офицеры. Но я не о фильме хочу написать, а об одной из сцен фильма. Узнав по радио, что Германия капитулировала, немецкая подводная лодка всплыла, подняв белый флаг, т.е. показывала, что сдается американскому эсминцу. Но из-за действий одного нациста-фанатика старпом лодки произвел торпедный залп по эсминцу и потопил его. Ничего особенного вроде, за исключением одного – оба корабля стояли параллельно друг другу. Как могла немецкая торпеда описать полукруг и попасть в эсминец, к тому же не имела традиционные пузырьки на поверхности, как у большинства советских торпед? Раньше я видел фильмы, когда подводники стреляли торпедами по судам, находящимся в передней полусфере. Я подумал, что создатели фильма что-то напутали. Но ошибался я. Шел май 1945 года, официально Германия подписала капитуляцию, поэтому и субмарина всплыла, чтобы сдаться союзникам. И я не знал, что к этому времени у немцев уже были очень совершенные торпеды. Вот о них и пойдет речь ниже.
Помимо разности режимов хода, торпеды Т2, в отличие от Т1, во время похода требовалось время от времени осматривать, из-за чего первоначально при выходе лодки из базы в торпедные аппараты заряжали паро-газовые Т1. В противном случае, команде приходилось время от времени изымать «угри» (так подводники прозвали торпеды) из аппаратов, проверять ее, и заряжать снова. В среднем, зарядка торпедного аппарата занимала от 10 до 20 мин. Заряжались торпеды вручную, с помощью подъемников, перемещавшихся по специальной балке.
Торпедные аппараты на немецких субмаринах по тактико-техническим данным не сильно отличались от аппаратов союзников, но при этом имели ряд особенностей — в частности, выталкивание самой торпеды осуществлялось специальным пневматическим поршнем (а не сжатым воздухом), что было важно для маскировки подлодки после выстрела (система беспузырной торпедной стрельбы).
Немецкие аппараты были способны выпускать торпеды с глубин до 22 м, торпеда была способна занять заданную глубину хода, а затем и изменить курс хода. Торпедой, подобной Т2, союзники смогли обзавестись только к середине войны.
Помимо торпед, особенно в начале войны, немецкие подводные лодки использовали и мины. Спроектированные специально под торпедный аппарат, они выпускались подлодкой, после чего в эти же аппараты заряжались торпеды, и лодка продолжала свой патруль.
Использовались мины типа ТМВ и ТМС, отличающиеся друг от друга только длинной (в один аппарат помещалось либо три ТМВ, либо две ТМС). Мины имели магнитный взрыватель, в 1940 г его заменили на акустический, а с сентября 1941 г стали использовать магнитно-акустический.
Торпеды имели различные скоростные характеристики. На G7a могли устанавливаться режимы 44-, 40- и 30-узлового хода, при которых она могла пройти 5500, 7500 и 12 500 м соответственно (позднее дальности хода возросли до 6000, 8000 и 14 000 м). G7e на испытаниях в 1929 г. прошла всего 2000 м 28-узловым ходом, но к 1939 г. эти показатели возросли до 5000 м 30-узловым. В 1943 г. на вооружение поступила новая модификация G7e (T3a), в которой дальность удалось довести до 7500 м 29–30-узловым ходом. Обычный боекомплект „семерки“ в начале войны состоял из 10–12 G7e и 2–4 G7a.
Весной 1944 г. германское командование приняло на вооружение торпеду с прибором маневрирования LUT. По сравнению с предшественником новый прибор имел возможность двукратной установки поворотов по прохождению прямых участков траектории. Теоретически это давало возможность командиру подлодки атаковать конвой не с носовых курсовых углов, а из любой позиции. Длина участка „змейки“ могла изменяться в любых диапазонах от 1 до 1600 м. Скорость торпеды во время прохождения „змейки“ 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 СРП ограничили количество лодок, подготовленных к использованию LUT, всего пятью десятками. По оценкам историков, в ходе войны немецкие подлодки выпустили всего более чем 10 000 торпед, из них только 70 торпед были оборудованы LUT. Видимо, именно такая субмарина и торпеда были в фильме, с которого я начал свое повествование.
Другой метод неприцельной стрельбы был реализован в самонаводящихся акустических торпедах. Торпеда, созданная на основе G7e, получила обозначение T4 „Фальке“. Она имела 7500-метровую дальность хода при скорости в 20 узлов… Дальнейшим развитием T4 явилась торпеда T5 „Цаункёниг“. За счет оснащения ее более совершенным взрывателем и прибором самонаведения (улавливал шум винтов корабля, идущего на скорости от 10 до 18 узлов на расстоянии около 300 м) удалось значительно снизить вес и повысить скорость торпеды… С апреля 1944 г. штатный боекомплект лодок состоял из 3 торпед T5, 5 торпед LUT в носовом отсеке и 2 торпед T5 в кормовом.
Попытки немцев исправить положение принятием на вооружение новой модификации „Цаункёнига“ T11 с помехозащищенным прибором самонаведения не дали ожидаемых результатов. По послевоенной статистике, использовав до конца войны около 640 торпед T5 и T11, немцы добились всего 58 попаданий (по другим данным — 72; не ясно, включают ли эти данные случаи торпедирования кораблей Советского ВМФ), что составило всего 9 % от общего числа выпущенных — значительно меньше соответствующего показателя у обычных прямоидущих торпед в начале Второй мировой войны».
В результате проведенных в 1920-х годах исследований немецкий инженер Гельмут Вальтер пришел к выводу, что в присутствии подходящего катализатора перекись водорода способна распадаться на кислород и водород и может быть использована для создания двигателя, работавшего на однокомпонентном топливе. Такие двигатели были особенно перспективны для использования на подводных лодках и торпедах, поэтому Вальтер по заданию морского отдела рейсхвера строит действующий прототип парогазовой турбины, названной в последствии его именем. Использование турбины Вальтера на подводных лодках встретило немало трудностей, но на торпедах этот двигатель использовался достаточно широко.
Первой торпедой, оснащенной турбиной Вальтера стала модель G7ut TVII Steinbutt, которая обладала феноменальной скоростью 45 узлов. Но практическое применение данных торпед было усложнено проблемами с баллистикой, поэтому вскоре был разработан модифицированный вариант, модель G7ut TVIII Steinbarsch, но она поступила на вооружение в апреле 1945 года и в боевых условиях не применялась, как и вариант G7ut TIX Goldbutt для сверхмалых подводных лодок, и его модификации, удлиненная G7ut TXIII K-Butt и укороченная G5ut Goldfisch.
Торпеды с турбиной Вальтера могли произвести настоящую революцию в подводной войне, но из-за технических сложностей появились слишком поздно, чтобы оказать значительное влияние на ход боевых действий.
Помимо серийных образцов, в Германии было разработано множество экспериментальных торпед, а также нереализованных «бумажных» проектов.
Для сверхмалых подводных лодок разрабатывалась парогазовая торпеда G7a TXIV, которая отличалась от модели G7a TI возможностью изменения плавучести.
Несколько проектов торпед разрабатывались для исследования возможностей двигателей: G7t, G7u Klippfisch и G7ut Schildbutt с турбиной Вальтера, G7m с газолиновым двигателем замкнутого цикла, G7p с магний-углеродными и цинковыми аккумуляторами, G7ur Hecht и G7ur Mondfisch с ЖРД. Множество экспериментов велось с система управления торпед. Модель G7es Lerche оснащалась обычным сонаром, но принятые им сигналы транслировались на борт подводной лодки, где оператор мог вручную управлять движением торпеды. Модели G7es Geier I и G7es Geier II оснащались активным гидролокатором самонаведения и системой дистанционного управления. Разработка велась совместно с программой Люфтваффе, которые в итоге были готовы принять свой вариант торпеды, получившей название Pfau, на вооружение. В Кригсмарине остались недовольны полученными результатами и продолжили работы над вариантом G7es Geier III. Системой акустического наведения оборудовалась экспериментальная парогазовая торпеда G7as. Остальные проекты, как правило, остались не реализованы, в том числе проект Zaunbutt с акустическим наведением и телеуправлением и его вариант неуправляемый вариант Taube, Ackermann, Fasan и Ibis с активным сонаром и M;rchen с магнитным наведением.
При прочтении этого материала у читателя может возникнуть впечатление, что роль экипажа сводилась лишь к команде командира «залп» и нажатию в торпедном отсеке на соответствующую кнопку. Но это не так. Все координаты цели вводились в автомат торпедной стрельбы, расположенный рядом в перископом, глядя в который, командир определял параметры цели и давал команды подчиненному. Можно было атаковать и не поднимая перископ, но тогда требовались хорошие гидроакустики, которые определяли пеленг на цель.
Приведенные мной материалы свидетельствуют о том, что в Германии проводились широкие научные исследования с целью повышения качества и меткости поражения торпедами судов противника. Это дало возможность немецким подводникам в первый период войны чуть не поставить на колени Британию, почти блокировав её снабжение из колоний и дружественных стран. Но вступление в войну США с их огромным промышленным потенциалом позволило переломить ход неудачно складывающейся битвы за Атлантику, и в результате Германия потерпела поражение и на суше, и на море. Особенно тяжелые потери имел подводных флот, в котором погибло за годы войны 75% подводников. Такие потери не имел ни один род войск.
После гибели в мае 1941 года линейного корабля «Бисмарк» Гитлер запретил своим адмиралам рисковать линкором «Тирпиц» и менее крупными линкорам «Шарнхорс» и Гейзенау», поэтому всю тяжесть борьбы на море несли немецкие подводники. Развитию субмарин уделялось огромное внимание, в отличие от союзников, у которых в достатке было и крупных кораблей, и авианосцев, которые стали доминировать на море. А подводных флот и Англии, и США, да и советский, не мог похвастать большими успехами. И одной из причин этого были не очень хорошие торпеды подводников союзных флотов.
Сразу хочу отметить, что львиную долю информации я почерпнул из книги М.Морозова и В.Нагирняка «Стальные акулы Гитлера. Серия VII».
Прогрев торпеды что такое
1. Тепловые энергосиловые установки торпед
Конструктивно современная тепловая торпеда состоит из четырех основных соединенных между собой частей: боевого зарядного отделения I, воздушного резервуара (ВР) с зарезервуарной частью II, кормового отделения III и хвостовой части IV с гребными винтами (рис. 1).
Воздушный резервуар с зарезервуарной частью предназначен для размещения энергетических компонентов торпеды. В ВР емкостью 650 л содержится сжатый воздух под давлением 196·10 5 Па (200 кгс/см 2 ), необходимый для образования парогазовой смеси, работы приборов управления движением торпеды и вытеснения энергокомпонентов.
Продолжением ВР служит водяной отсек 3 емкостью 50 л. Вода, находящаяся в отсеке, необходима для охлаждения и образования парогазовой смеси, приводящей главный двигатель в действие, а также для вытеснения керосина из баллона 4.
В отделении парогазогенератора размещены:
двухступенчатый регулятор высокого и низкого давления, служащий для понижения давления воздуха, поступающего из резервуара в ПГГ, водяной отсек и к рулевой машинке гидростатического аппарата;
четверной кран, открывающий пути энергокомпонентов при выстреле;
машинный кран с прибором расстояния, дающий доступ воздуха к регулятору давления и закрывающий доступ к нему при практическом выстреле после прохождения торпедой заданной дистанции.
Рулевая машинка (РМ) является силовым исполнительным механизмом, перекладывающим горизонтальные рули торпеды по командам гидростатического аппарата (ГА).
Кормовое отделение предназначено для размещения прибора курса 8, главной машины 7 и некоторых других агрегатов.
Торпеда снабжена двумя полыми валами, один из которых расположен внутри другого. На конце каждого вала насажен гребной винт 10. Отработавшие газы из главной машины идут по внутреннему пустотелому гребному валу и выбрасываются наружу, оставляя на поверхности воды заметный след. Несмотря на небольшие размеры, главная машина развивает мощность порядка 368 кВт (500 л.с.).
Кормовое отделение торпеды делается герметичным.
Хвостовая часть торпеды состоит из хвостового оперения, двух гребных винтов, горизонтальных и вертикальных рулей. Вращаясь в разные стороны, гребные винты при условии равенства вращающих моментов исключают возможность отклонения торпеды от заданного при выстреле направления.
Рассмотрим общую компоновку тепловых торпед, более подробно остановимся на устройстве и работе их ЭСУ.
Следует отметить, что известные образцы тепловых торпед, в которых в качестве окислителя используется воздух, по основным характеристикам довольно близки между собой, хотя и различаются конструкциями ЭСУ и используемым горючим (нефть, керосин, спирт и т. д.).
Под ЭСУ тепловой торпеды понимают совокупность всех устройств, механизмов, агрегатов и приборов, обеспечивающих прохождение торпедой заданной дистанции с определенной скоростью и поддержание этих величин постоянными с необходимой точностью в соответствии с заданными требованиями.
ЭСУ торпеды состоит из баллонов с энергозапасами, средств подачи энергокомпонентов, парогазогенератора, двигателя с редуктором, гребными винтами, системой выхлопа, а также пускорегулирующей аппаратуры.
Принципиальная схема подачи энергокомпонентов к парогазогенератору ПГГ отечественной тепловой торпеды приведена на рис. 2. Когда торпеда перед боевым выстрелом находится в торпедном аппарате, запирающий клапан 4 и машинный кран 7 закрыты, а воздух из воздушного резервуара поступает только к клапану запирающего крана.
При открывании запирающего клапана 4 воздух из ВР подводится к машинному крану 7. В момент выстрела при движении торпеды в торпедном аппарате под действием выбрасывающей силы, создаваемой давлением сжатого воздуха или пороховых газов, курок торпеды задевает за курковой зацеп аппарата, откидывается назад и открывает машинный кран вместе с четверным краном. Одновременно происходит воспламенение зажигательного патрона 9.
Воздух от машинного крана поступает в полость машинного регулятора 8. Одновременно воздух идет в масленку высокого давления, баллон замедлителя 11 и к прибору курса. Из полости регулятора воздух ответвляется в масленку среднего давления.
После срабатывания замедлителя и опускания масляного золотничка клапан регулятора низкого давления поднимается, и воздух поступает в ПГГ. Одновременно отрегулированный воздух поступает к регулятору высокого давления и в водяной отсек, пройдя при этом четверной кран 6, и, кроме того, проходит в масляный баллон для вытеснения масла к рулевой машинке (РМ) гидростатического аппарата.
При откидывании курка, как отмечалось выше, открывается четверной кран 6, через который вода из водяного отсека 2 поступает в баллон 5 на вытеснение керосина и через фильтр и водяной кран в камеру горения ПГГ.
Керосин, пройдя через фильтр и кран, поступает в форсунку ПГГ на распыление.
Каждый цилиндр снабжен клапаном для предохранения от гидравлического удара, если при пуске главной машины в цилиндрах находится вода. Клапаны регулируются на давление воздуха в цилиндре 39,2·10 5 Па (40 кгс/см 2 ).
Работает главная машина следующим образом. При откидывании курка торпеды парогазогенератор начинает вырабатывать парогазовую смесь, которая поступает к золотникам. Кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения при сборке согласованы так, что в любом положении кривошипа один из золотников открывает своей внутренней кромкой окно в цилиндр. Парогаз, поступая туда, начинает давить на поршень и передвигает его.
Шток поршня перемещает по направляющим картера ползун с шатуном, что приводит к повороту кривошипов, которые посредством конических шестерен передают вращение на валы главной машины.
Когда поршень находится в переднем положении (передней мертвой точке), окно в цилиндр уже имеет предварительное открытие (линейное опережение), чтобы дать возможность газу своевременно заполнить мертвое пространство и выровнять давление наполнения цилиндра к началу хода поршня.
Дальнейшее открытие окна и впуск газа в цилиндр продолжаются на протяжении 57% хода поршня, после чего окно перекрывается золотником и происходит отсечка впуска. После этого дальнейшее движение поршня приводит к расширению впущенного в цилиндр газа с постепенным падением его давления.
За 13% хода от заднего положения (задней мертвой точки) золотник наружной кромкой открывает окно передней полости. Происходит предварительный выпуск газа из цилиндра в пространство внутри золотника, откуда газ перепускается в картер, а затем по внутреннему валу выходит наружу.
В процессе обратного движения поршня газ выпускается из цилиндра до тех пор, пока поршень не пройдет 82% своего пути. После этого окно перекроется золотником.
При дальнейшем ходе поршня до передней мертвой точки происходит сжатие газа, и за 0,2% хода поршня окно вновь открывается внутренней кромкой золотника для предварения впуска.
Давление газа в цилиндрах зависит от установленного режима и достигает 26,4·10 5 Па. Средняя температура в цилиндрах за время полного рабочего цикла поршня составляет 500. 550°С. Температура газов, отходящих через внутренний вал после их охлаждения водой в золотниках и в полости картера, равна 80. 90°С.
Для получения парогазовой смеси в ПГГ под давлением подаются воздух, керосин и вода. Вода перед впрыскиванием в пламя горящего керосина подогревается, и подача ее производится навстречу потоку воздуха. Получаемая парогазовая смесь достигает температуры 600. 800°С. ПГГ, увеличивая энергетические запасы, дает возможность повысить мощность главной машины, а, следовательно, и дальность хода торпеды.
Горючее и окислитель поступают через верхнюю часть парогазогенератора и поджигаются специальным запальным устройством (дальше протекает самоподдерживающийся процесс горения).
Воздух в крышку парогазогенератора вводится через калиброванное отверстие диаметром 10 мм, что обеспечивает уменьшение давления в камере парогазогенератора до 9,81·10 4 Па (1 кгс/см 2 ). Такой перепад давления необходим для распыления керосина в ПГГ и подачи в него из водяного отсека воды (рис. 4).
Образовавшийся парогаз поступает в поршневую или турбинную машину и отдает им заключенную в нем энергию.
Следность. Азот воздуха нерастворим в воде и поэтому создает за торпедой хорошо заметный пузырьковый след шириной 1,5. 2 м, что в дневное время становится тактическим недостатком торпеды.
Динамическая неуравновешенность и шумность поршневого двигателя при его работе являются следствием получения большой мощности в очень ограниченном объеме. Шумность демаскирует торпеду и создает помехи акустическим системам самонаведения.
Все это стало серьезным препятствием на пути развития воздушных парогазовых торпед. Так, если с момента появления до первой мировой войны их скорость возросла до 66. 79 км/ч (36. 43 уз), то за время между первой и второй мировыми войнами лишь на 10,5. 16,6 км/ч (7. 9 уз.). В военные и послевоенные годы наметился прогресс в развитии этого оружия: созданы новые топлива, более совершенные конструкции двигателей, разработаны новые принципы движения.
Значительный прогресс в ЭСУ торпед достигнут благодаря применению турбинных двигателей, которые за рубежом впервые стали использовать в американской торпеде Мк 15 в годы второй мировой войны.
Как отмечалось в зарубежной печати, основные преимущества турбинных двигателей перед поршневыми заключаются в том, что установка в целом конструктивно более совершенна, так как ее части совершают только вращательное движение; газовая турбина в одном агрегате может развивать значительно большие мощности.
При работе с двухкомпонентными топливами главное внимание было уделено изысканию эффективных окислителей. В зарубежной литературе подчеркивалось, что удачными оказались перекисно-водородные ЭСУ торпед, которые использовались в течение многих лет. При замене в воздушной тепловой торпеде сжатого воздуха на эквивалентное количество перекиси водорода дальность ее хода удалось повысить в 3 раза.
Тепловые торпеды должны иметь довольно большой запас пресной воды. Особенно ее много требуется для торпед с жидким окислителем.
В результате длительных исследований в США было получено твердое топливо «Отто-I», которое применялось в торпеде Мк 46 мод. 0. Но оно оказалось мало технологичным: плохо регулировалась скорость его горения.
Затем появилось жидкое унитарное топливо «Отто-II». Оно дешевле твердого, а плотность его энергии в три раза больше, чем у самой лучшей из аккумуляторных батарей. «Отто-II» нашло применение в торпедах Мк 46 мод. 1 и Мк 48 мод. 2. Американские специалисты считают, что жидкие унитарные топлива в ближайшие десять лет будут занимать ведущее место.
За рубежом идет поиск рецептур гидрореагирующих топлив на базе алюминия, натрия, лития. Их действие основано на том, что эти металлы в расплавленном состоянии активно взаимодействуют с водой, в результате чего выделяется огромное количество энергии. Больше всего энергии выделяет алюминий, однако, у него высокая температура плавления (660°С). Натрий плавится при температуре 98°С, но выделяемая им энергия во много раз меньше, а интенсивность взаимодействия с водой достаточно спокойна. Поэтому специалисты США в качестве мощного источника энергии для двигателей торпед будущего рассматривают литий.
Однако, по мнению зарубежных специалистов, для окончательного перехода на это топливо необходимо решить ряд технических проблем. Так, надо найти в торпеде место для предварительного нагрева лития до температуры плавления. Чтобы предотвратить отвердевание лития, прежде чем он поступит в камеру сгорания, следует нагревать топливные линии, клапаны, сопла. Наконец, под действием несгоревших частиц и гидроокиси лития, по оценке специалистов, может возникнуть эрозия лопастей турбины.
Ниже в табл. 2 приводятся характеристики некоторых торпедных топлив.
Таблица 2
Одним из перспективных направлений развития торпедных ЭСУ на Западе считается применение реактивного принципа движения. Идея его использования возникла вскоре после появления торпед. В 1879 г. наш соотечественник А. Шпаковский предложил Морскому техническому комитету проект реактивной торпеды. Делались попытки применить реактивный двигатель в последующие годы и за рубежом. Однако реализовать ни один из проектов не удалось из-за несовершенства техники того времени. Дело в том, что плотность воды на три порядка выше плотности воздуха, что требует для придания подводному снаряду достаточной скорости огромных мощностей ЭСУ. Понадобилось около 80 лет, чтобы на практике осуществить реактивный принцип движения под водой в авиационной отечественной реактивной торпеде РАТ-52.
Твердые топлива для реактивных торпед различаются между собой не только составом компонентов, но и формой шашек, и способом горения. В американской подводной ракете диаметром 152 мм использовалась шашка твердого топлива торцевого горения. В ракете диаметром 254 мм стоят шашки медленно горящего топлива с радиальными щелями. Длина шашки 2540 мм, диаметр внутреннего отверстия составляет 1/5 диаметра заряда (рис. 5).
Принципиальная схема и рабочий процесс гидрореактивных двигателей такие же, как и воздушно-реактивных. Сила тяги здесь создается выбросом через сопло воды, которая поступает в двигатель извне. Скорость воде придает газ, генерируемый в двигателе. Для пуска гидрореактивного двигателя необходимо специальное стартовое устройство.
В итальянских гидрореактивных ЭСУ РХ-5 для получения большой энергии использовалось взаимодействие щелочного металла с забортной водой. Итальянская торпеда V-6 с гидрореактивным двигателем напоминает по форме воздушную ракету. Ее длина 7,5 м, диаметр 515 мм, масса 1000 кг, масса ВВ 300 кг. Топливом служит боран (химическое соединение бора с кислородом), обеспечивающий движение торпеды с высокой скоростью в течение 36 с.
Скорости первых реактивных торпед достигали 35 м/с (70 уз). В 50-х годах в американском флоте испытывали реактивную торпеду со скоростью хода 77 м/с (155 уз). В зарубежной печати сообщалось о том, что разрабатываются образцы, движущиеся в кавитационном режиме со скоростью 100. 150 м/с (200. 300 уз). Однако у них пока очень небольшая дальность хода.
В США давно изучается возможность применения в торпеде атомной ЭСУ. Один из рассматриваемых несколько лет назад вариантов газоохлаждаемого реактора имел длину 6100 мм, диаметр 1525 мм, массу 1365 кг и мощность на валу 1472 кВт (2000 л.с.). Предполагается, что продолжительность движения торпеды с этим реактором составит несколько суток. Таким образом, калибр такой торпеды может быть не менее 1525 мм при длине 12 200 мм. Стоимость торпеды несколько миллионов долларов.
Главным достоинством ядерного источника энергии, по мнению зарубежных специалистов, является большая продолжительность работы. Создание ядерной ЭСУ в США считается принципиально возможным, однако отмечается, что использование подобных торпед в морских операциях довольно затруднительно.
Посмотрите на отличный сайт тут, а не в каком другом месте.